DE2916584A1 - Linear DC drive motor system - has comb-like runner excited by armature winding controlled by forced commutation thyristors - Google Patents

Linear DC drive motor system - has comb-like runner excited by armature winding controlled by forced commutation thyristors

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02—Linear motors; Sectional motors

Abstract

The forced commutation of the thyristors feeding the windings of the linear d.c. motor ensures that the speed of the comb-like runner is proportional to the supply frequency. The circuit enhances the efficiency of the motor as well as improves the mechanical characteristic stiffness. The interaction between the armature and the commutator with blocks for each of the winding section controls the excitation of poles in the armature. The linear d.c. motor (1) is controlled by a commutator (2) and comprises an armature (3) with slots holding the winding (4) facing the pole switching runner (5). The design of the motor ensures that at any instant three winding sections between the poles of the runner and three sections facing a pole are available. The commutator has switching blocks (6) fired by a logic circuit (7) and each control channel includes an amplifier.

Description

LINEARER GLEICHSTROMANTRIEB LINEAR DC DRIVE

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Elektrotechnik und bezieht sich insbesondere auf einen linearen Gleichstromantrieb. The present invention relates to the field of electrical engineering and particularly relates to a linear DC drive.

Die Erfindung kann mit Erfolg als Antrieb für verschiedene Fertigungseinrichtungen, darunter für chemische, wie sie Zentrifugen, Separatoren, Filter, Trommeltrockner, Mischvorrichtungen u.ä. sind, eingesetzt werden. Die Erfindung kann auch im Eisenbahnwesen verwertet werden. The invention can be used successfully as a drive for various manufacturing facilities, including for chemical such as centrifuges, separators, filters, drum dryers, Mixing devices, etc. are used. The invention can also be used in the railway sector be recycled.

Zur Zeit werden als Elektroantrieb für Fertigungseinrichtungen hauptsächlich Asynchronmotoren eingesetzt. Der Antrieb einer derartigen Einrichtung schließt ein Arbeitsorgan, eine mechanische Belastung, einen Zahnrad- oder Riementrieb, Kupplungen, Variatoren, einen Antriebsmotor und eine Steuerapparatur ein. Der beschriebene Antrieb weist Reibungskontaktflachen in Kupplungen, Lagern, Zahnrädern eines Reduktionsgetriebes auf, deren Abnutzung eine Ursache von Ausfällen und von damit verbundenen Reparaturen der Einrichtung und eine Quelle eines kein Ende nehmenden Rauschfaktors ist. At present, as an electric drive for manufacturing equipment mainly Asynchronous motors used. The drive of such a device includes Work organ, a mechanical load, a gear or belt drive, couplings, Variators, a drive motor and a control apparatus. The drive described shows Friction contact surfaces in clutches, bearings, gears of a reduction gear whose wear and tear is a cause of breakdowns and related repairs of the device and a source of endless noise.

Gegenwärtig besteht ein Problem einer Hemmung des Wachstums von Einzelleistungen der Einrichtung, das durch die Kompliziertheit der Schaffung von Antrieben für eine große re Leistung wegen fehlender Untersetzungsgetriebe und Kupplunge bedingt ist. 1 Darüber hinaus besteht ein Problem einer hermetischen Abdichtung der Fertigungseinrichtung, die unter Druck arbeitet, ein rotierendes Stellorgan, aufweist, das über verschiedene Dichtungsmittel elektrisch angetrieben wird, die keine zuverlässige hermetische Abdichtung der Einrichtung gewährleisten können. There is currently a problem of inhibition of the growth of individual performances the establishment, which is caused by the intricacy of creating drives for a large re performance is due to the lack of reduction gears and clutches. 1 In addition, there is a problem of hermetically sealing the manufacturing facility, which works under pressure, a rotating actuator, which has various Sealant is electrically powered which is not a reliable hermetic Can ensure sealing of the facility.

Eine teilweise Lösung des genannten Problems ist die Anwendung von Asynchronmotoren mit einem abgeschirmten Ständer als Antrieb, was es gestattet, die Dichtungen des rotierenden Arbeitsorgans gegen eine unbewegliche Dichtung auszutauschen. Eine derartige lösung sichert die Erhöhung der Zuverlässigkeit der hermetischen Abdichtung, gewährleistet aber keine stabile Arbeit des Asynchronmotors selbst im Zusammenhang mit einer durch die Verluste in einer abschirmenden Hülse bedingten Uberhitzung der Ständerwicklung sowie keine wirksame Regelung der Laufgeschwindigkeit. A partial solution to the problem mentioned is the application of Asynchronous motors with a shielded stator as a drive, which allows to replace the seals of the rotating working element with an immovable seal. Such a solution ensures the increase in the reliability of the hermetic Sealing, but does not ensure stable work of the asynchronous motor even in the Relation to one caused by the losses in a shielding sleeve Overheating of the stator winding and no effective control of the running speed.

Eines der bestehenden Probleme ist auch das Problem einer Entlastung von Bezugsstationen der Fertigungseinrichtung mit Drehtrommeln, das durch große Abmessungen der letzteren und folglich durch deren große Masse bedingt ist. One of the existing problems is also the problem of a discharge of reference stations of the manufacturing facility with rotary drums, which are driven by large Dimensions of the latter and, consequently, their large mass.

Eine radikale Lösung des genannten Komplexes von mit der Anwendung der Antriebe mit rotierenden Stellorganen für die Fertigungseinrichtung zusammenhäng enden Problemen besteht in der Schaffung eines grundsätzlich neuen kontaktlosen Elektroantriebs mit einer reduktorfreien Rotierung des Stellorgans der Einrichtung in einem Magnetfeld auf der Basis eines Linearmotors. Ein derartiger Antrieb gestattet es, das Arbeitsorgan der Fertigungseinrichtung mit dem beweglichen Teil des Elektromotors (Läufer) organisch zu vereinigen, d.h. als Läufer wird das Stellorgan der Einrichtung selbst ausgenutzt, das in Magnetfeld rotiert, Es ist ein Elektromotor mit einem linearen Asynchronmotor (s. beispielsweise Kunath Heinz "Linearmotoren als Antrieb", Ausbau, 1976, N. I.S. 33 bis 39; Lude Gert "Alternativen in der Antriebstechnik mit; Linearmotoren". A radical solution to the said complex of using the drives are related to rotating actuators for the manufacturing facility Ending problems consists in creating a fundamentally new contactless Electric drive with a reduction-free rotation of the actuator of the device in a magnetic field based on a linear motor. Such a drive is permitted es, the working element of the manufacturing facility with the moving part of the electric motor Organically unite (runners), i.e. as a runner it becomes the final control element of the facility exploited itself that rotates in magnetic field, it is an electric motor with a linear asynchronous motor (see for example Kunath Heinz "Linear motors as drive", Expansion, 1976, N. I.S. 33 to 39; Lude Gert "Alternatives in drive technology with; Linear motors ".

Der Konstrukteur, 1976, N. 7, N. 3,S. 27 bis 31; Lude Gert "Unkonventionelle Lösung für viele Antriebsprobleme der Linearmotoren", "Maschine-Anlage-Verfahren", 1977, N. 6,S. 86 bis 91) bekannt.The designer, 1976, N. 7, N. 3, p. 27 to 31; Lude Gert "Unconventional Solution for many drive problems of linear motors "," machine-system process ", 1977, N. 6, p. 86 to 91) known.

Der genannte Elektromotor enthalt einen Induktor (Ständer) mit Wicklungen als Primärteil und einen mit Ab,-stand bezüglich des Primärteiles angeordneten, einen Motorläufer darstellenden Sekundärteil. Said electric motor contains an inductor (stator) with windings as a primary part and one arranged at a distance from the primary part, a secondary part representing a motor rotor.

Bei der Spannungszuführung erscheint in den Wicklungen des Primärteiles des Motors ein elektrischer Strom, und es entsteht ein laufendes Magnetfeld, das mit Hilfe der elektromagnetischen Induktion mit dem Sekundärteil in Wechselwirkung tritt und eine longitudinale gegenseitig verschiebende Kraft hervorruft. Wird einer der Teile des Motors starr befestigt, bewegt sich der andere Teil fortschreitend mit einer wegen des Schlupfes etwas kleineren Laufgeschwindigkeit als die synchrone Geschwindigkeit des laufenden Magnetfeldes. When the voltage is supplied, appears in the windings of the primary part the motor generates an electric current, and a running magnetic field is created, the interacts with the secondary part with the help of electromagnetic induction occurs and creates a longitudinal mutually displacing force. Becomes one of the parts of the engine rigidly attached, the other part moves progressively with a slightly lower running speed than the synchronous one because of the slip Speed of the current magnetic field.

Die charakteristischen Kenndaten solch'eines linearen Asynchronmotors sind: hoher Schlupf (0,2 bis 0,3), erniedrig--ter Wirkungsgrad, kritisches Verhalten der Parameter des Elektromotors zur Größe des Luftspaltes sowie eine beträchtliche Abhängigkeit der Zugkraft von der Netzspannung. The characteristic data of such a linear asynchronous motor are: high slip (0.2 to 0.3), reduced efficiency, critical behavior the parameters of the electric motor to the size of the air gap as well as a considerable Dependence of the tensile force on the mains voltage.

Außerdem erfordert derartiger Elektromotor die Herstellung seines Sekundärteiles unbedingt unter Verwendung eines Buntmetalls, was seinen Einsatz als Antrieb fur eine chemisch-technologische Ausrüstung erschwert. Darüber hinaus ist die Anwendung derartiger Elektromotoren bei hohen Laufgeschwindigkeiten am aussichtreichsten, was deren Anwendungsbereich einengt. Bei Anwendung des genannten Elektromotors bleibt die Frage einer wirksamen Regelung der Laufgeschwindigkeit offen. Die genannten Nachteile sowie eine unzureichende Starrheit der mechanischen Kennlinie des linearen Asanchronmotors machen seine Anwendung als Antrieb der Fertigungseinrichtung unzweckmäßig. In addition, such an electric motor requires the manufacture of his Secondary part necessarily using a non-ferrous metal, whatever its use as a drive for chemical-technological equipment. Furthermore the use of such electric motors at high running speeds is the most promising, which narrows their scope. When using the electric motor mentioned remains the question of an effective regulation of the running speed remains open. The mentioned Disadvantages, as well as insufficient rigidity of the mechanical characteristic of the linear Asanchronmotors make its application as the drive of the manufacturing facility inexpedient.

Es ist ein linearer Gleichstromantrieb (s. beispielsweise den SU-Urheberschein N. 501453, Klasse h 02 K 41/02) bekannt, der einen linearen Gleichstrommotor mit einer in den Ankernuten liegenden und zu m gleichen ficklung.steilen mit mindestens einer Mittelanzapfung zusammengeschalteten Wicklung und mit einem in Laufrichtung einen rolumschatbaren Magnetleiter darstellenden Kammläufer und einen durch elektrische Signale einer gegenseitigen Anordnung des Kammläufers und des Ankers gesteuerten Kommutator mit m Leistungsschaltblöcken enthält, von denen jeder ein Paar die Stromrichtung in einem Wicklungsteil bestimmender Schaltelemer te, die mit den gleichnamigen Klemmen zu einem gemeinsamen Punkt geschaltet und mit den anderen Klemmen an die Klemmen des jeweiligen Wicklungsteiles angeschlossen sind, und mindestens ein Paar von Schaltelementen, die die gegen die Pole liegenden Wicklungsteile an eine Speisequelle des Ankerstromkreises und die zwischen den Polen liegenden Wicklungsteile ar eine Speisequelle des Erregerstromkreises anschließen, mit den gleichnamigen Klemmen zu einem an eine jeweilige Klemme eines Wicklungsteiles angeschlossenen gemeinsamen Punkt zusammengeschaltet und mit den anderen lelemmen an die gleichnamigen Pole der Speisequellen des Anker- und des Erregerstromkreises angeschlossen sind, deren umgekehrte Pole zu einer gemeinsamen Schiene vereinigt sind, aufweist, und mit einer logischen Schaltung mit n Steuerkanälen, deren Anzahl proportional der Anzahl der 1£e istungsschalt blöcke ist, von denen jeder einen Verstärker enthält, messen Eingang elektrisch mit einem jeweiligen Ausgang einer sämtlichen Steucrkanälen gemeinsamen Steuereinheit verbunden und dessen Ausgang an die steuernden Klemmen der Schaltelemente des jeweiligen Leistungsschaltblocks angeschlossen ist. It is a linear direct current drive (see for example the SU copyright certificate N. 501453, class h 02 K 41/02) known to have a linear DC motor a ficklung.steilen lying in the anchor grooves and at the same time with at least a center tap interconnected winding and with one in the running direction a rolumschatbaren magnetic conductor representing a comb runner and an electric Signals of a mutual arrangement of the comb rotor and the armature controlled Commutator with m power switching blocks, each of which has a pair of the current direction in a winding part defining switching elements with the terminals of the same name connected to a common point and with the other terminals to the terminals of the respective winding part are connected, and at least one pair of switching elements, the winding parts lying against the poles to a supply source of the armature circuit and the winding parts located between the poles are a supply source of the excitation circuit with the terminals of the same name to one to a respective terminal of a Winding part connected to the common point and connected to the others lelemmen to the poles of the same name of the supply sources of the anchor and the des Excitation circuit are connected, their opposite poles to a common Rail are combined, and with a logic circuit with n control channels, their number proportional to the number of 1 power switch blocks is, each of which contains an amplifier, input electrical measure with a respective output of a control unit common to all control channels and its output to the controlling terminals of the switching elements of the respective power switching block connected.

Der genannte Elektromotor sieht eine Regelung der Laufgeschwindigkeit des Läufers bezüglich des Ankers mittels Potentiometer im Anker- und Erregerstromkreis vor, was den Wirkungsgrad des 1ektromoüors beschränkt, die Starrheit der mechanischen Kennlinie herabsetzt und die Leistung des Elektromotors begrenzt. Darüber hinaus wird derartiger Elektromotor durch eine unzureichende Schnellwirkung gekennzeichnet, was dessen Anwendungsgebiet einschränkt. Die unzureichende Schnellwirkung ist darauf zurückzuführen, daß es bei der Arbeit von einer Gleichstromquelle zum Sperren eines jeden Schaltelementes (Thyristor) notwendig ist, mit ihm zusammen einen eigenen löschenden Hilfsthyristor zu schalten, während bei der Arbeit des Elektromotors von einer Wechselstromquelle die Schnellwirkung des Kommutators durch die Netzfrequenz bedingt ist. The mentioned electric motor provides for a regulation of the running speed of the rotor with respect to the armature by means of a potentiometer in the armature and excitation circuit what limits the efficiency of the 1ektromoüors, the rigidity of the mechanical Reduces the characteristic curve and limits the power of the electric motor. Furthermore such an electric motor is characterized by insufficient rapid action, which limits its field of application. The insufficient quick action is on it attributed to the fact that it is working from a DC power source to lock a every switching element (thyristor) is necessary, along with it its own to switch extinguishing auxiliary thyristor while at work of the electric motor from an alternating current source, the rapid action of the commutator due to the mains frequency is conditional.

Außerdem wird im genannten Elektromotor die Information über eine gegenseitige Anordnung des Kammläufers und des Ankers von Stellungsgebern aufgenommen, deren Anzahl durch die der Wicklungsteile des Motors definiert wird. Wegen der großen Anzahl der Stellungsgeber entstehen betriebstechnische Schwierigkeiten, die die Bedienung eines durch eine große Menge von Drähten umwickelten Elektromotors betreffen. Die große Anzahl der Stellungsgeber bedingt keine hohe Betriebszuverlässigkeit des Kommutators. In addition, the information about a mutual arrangement of the comb traveler and the armature of position transducers added, the number of which is defined by that of the winding parts of the motor. Because of the big The number of position indicators, operational difficulties arise, the the operation of an electric motor wrapped by a large amount of wires affect. The large number of position transmitters does not result in high operational reliability of the commutator.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen linearen Gleichstromantrieb zu schaffen, in dem eine Zwangskommutierung der Wicklungsteile des Elektromotors mit einer der linearen Laufgeschwindigkeit proportionalen Frequenz eine hohe Schnellwirkung und Zuverlässigkeit des linearen Elektroantriebs, eine Leistungssteigerung unter gleichzeitiger Brweiterung des Regelbereiches für die Laufgeschwindigkeit, eine Brhöhlmg des Wirkungsgrades und der Starrheit der mechanischen Kennlinie gewährleistet. The invention is based on the object of a linear direct current drive to create in which a forced commutation of the winding parts of the electric motor with a frequency proportional to the linear running speed, a high speed effect and reliability of the linear electric drive, an increase in performance under simultaneous expansion of the control range for the running speed, one Brhöhlmg the efficiency and the rigidity of the mechanical characteristic curve guaranteed.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in dem linearen Gleichstromantrieb, der einen linearen Gleichstrommotor mit einer in den Ankernuten liegenden und zu m gleichen Wicklungstoilen mit mindestens einer Mittelanzapfung zusammengeschalteten Wicklung und mit einem in Laufrichtung einen polumschaltbaren Magnetleiter darstellenden Kammläufer und einen durch elektrische Signale einer gegenseitigen Anordnung des Kariunläufers und des Ankers gesteuerten Eommutator mit m Leistungsschaltblöcken enthält, von denen jeder ein Paar die Stromrichtung in einem Wicklungsteil bestimmender Schaltelemente, die mit den gleichnamigen Klemmen zu einem gemeinsamen Punkt geschaltet und mit den anderen Klemmen an die Klemmen des jeweiligen Wicklungsteiles angeschlossen sind, und mindestens ein Paar von Schaltelementen aufweist, die die genen die Pole liegenden Wicklungsteile an eine Speisequelle des Ankerstromkreises und die zwischen den Polen liegenden Wicklung steile' an eine Speisequelle des Brregerstromkreises anschließen, mit den gleichnamigen Klemmen zu einem an eine jeweilige Klemme eines Wicklungsteiles angeschlossenen gemeinsamen Punkt zusammengeschaltet und mit den anderen Klemmen an die gleichnamigen Pole der Speisequellen des Anker- und des t-rregerstromkreises angeschlossen sind, deren umgekehrte-Pole zu einer gemeinsamen Schiene vereinigt sind, und mit einer logischen Schaltung mit'n Steuerkanälen, deren Anzahl proportional der Anzahl der Leistungsschaltblöcke ist, von denen jeder einen Verstärker enthält, dessen Eingang elektrisch mit einem jeweiligen Ausgang einer sämtlichen Steuerkanälen gemeinsamen Steuereinheit verbunden und dessen Ausgang an die steuernden Klemmen der Schaltelemente des jeweiligen telstungsschaltblocks angeschlossen ist, gemäß der Erfindung jeder der m Leistungsschaltblöcke ein zusätzliches Paar von Schaltelementen, deren gleichnamige Klemmen an die gemeinsame Speiseschiene. des Anker- und des Erregerstromkreises angeschlossen sind, einen die anderen gleichnamigen Klemmen der Schaltelemente des zusätzlichen Paares verbindenden Kondensator und einen zwischen einem gemeinsamen Verbind';ings punkt des Kondensators mit einem der Schaltelemente des zusätzlichen Paares und einer autonomen Speisequelle liegenden Widerstand aufweist, wobei ein gemeinsamer Verbindungspunkt des anderen Schaltelementes des zusätzlichen Paares mit dem Rondensator an den gemeinsamen Verbinaungspunkt der Klemmen des Paares der die Stromrichtung im Wicklungsteil bestimmenden Schaltelemente angeschlossen ist und jeder der n Steuerkanäle der logischen Schaltung einen logischen Schaltblock aufweist, dessen Eingang an einen jeweiligen Ausgang der Steuereinheit angeschlossen und dessen einer Ausgang elektrisc mit dem Eingang des Verstärkers verbunden ist, und Zusatzverstärker nach der Zahl der zusätzlichen Schaltelemente, die mit dem Eingang an den anderen Ausgang des jeweiligen logischen Schalt blocks und mit dem Ausgang an die steuernden Klemmen der Schaltelemente des zusätzlichen Paares angeschlossen sind, enthält. The problem posed is achieved in that in the linear direct current drive, the one linear DC motor with one lying in the armature grooves and closed m the same winding parts interconnected with at least one center tap Winding and with a pole-changing magnetic conductor in the running direction Comb runner and one by electrical signals of a mutual arrangement of the Kariunlaufers and the armature controlled Eommutator with m power switching blocks contains, each of which has a pair that determines the direction of the current in a winding part Switching elements that are switched to a common point with the terminals of the same name and connected with the other terminals to the terminals of the respective winding part are, and at least one pair of switching elements which are the same as the poles Winding parts to a supply source of the armature circuit and between the poles Connect the lying winding steep 'to a supply source of the exciter circuit, with the terminals of the same name to one to a respective terminal of a winding part connected common point and connected to the other terminals to the poles of the same name of the supply sources of the armature and the exciter circuit are connected, the reverse poles of which are combined into a common rail are, and with a logic circuit with'n control channels, the number of which is proportional is the number of power switch blocks, each of which contains an amplifier, its input electrical with a respective output of all control channels common control unit and its output to the controlling terminals the switching elements of the respective telstungsschaltblocks is connected according to the invention of each of the m power switching blocks an additional pair of switching elements, their eponymous terminals on the common supply rail. of the armature and the excitation circuit are connected, one of the other terminals of the same name on the switching elements of the additional pair connecting capacitor and one between a common Connection point of the capacitor with one of the switching elements of the additional Couple and an autonomous source of food Has resistance, wherein a common connection point of the other switching element of the additional Pair with the round capacitor to the common connection point of the terminals of the pair connected to the switching elements determining the current direction in the winding part and each of the n control channels of the logic circuit is a logic switch block has, the input of which is connected to a respective output of the control unit and one output of which is electrically connected to the input of the amplifier, and additional amplifiers according to the number of additional switching elements connected to the Input to the other output of the respective logic switching block and with the Output connected to the controlling terminals of the switching elements of the additional pair are, contains.

Es ist zweckmäßig, bei dem Elektroantrieb, in dem die logische Schaltung des Kommutators elektrisch mit einem Impulsgenerator verbunden ist, gemäß der Erfindung die Steuereinheit auf der Basis eines n-stelligen lmpulsverteilers auszuführen und einen Frequenzgeber für die Laufgeschwindig keit des Kammläufers des linearen Elektromotors bezüglich des Ankers elektrisch mit dem Eingang des Impulsverteilers zu koppeln, wobei der Impulsgenerator mit dem gleichen Lingang des Impulsverteilers zu verbinden ist. It is useful with the electric drive in which the logic circuit of the commutator is electrically connected to a pulse generator, according to the invention to execute the control unit on the basis of an n-digit pulse distributor and a frequency generator for the speed of the comb rotor of the linear electric motor electrically coupled with the input of the pulse distributor with regard to the armature, whereby the pulse generator has to be connected to the same input of the pulse distributor is.

Es ist auch zweckmäßig daß im Elektroantrieb die logi sche Schaltung des Kommutators zusätzlich mindestens einen Verzögerungskreis, der aus einem regelbaren Zeitverzögerungselement besteht, dessen Eingang an einen, jeweiligen Ausgang der Steuereinheit angeschlossen ist, und n UND-Glieder enthält, deren eine Eingänge miteinander verbunden und an den Ausgang des regelbaren Zeitverzögerungselementes, deren andere Eingänge je an den Ausgang eines jeweiligen logischen Schaltblocks und deren Ausgänge je an den Eingang eines jeweiligen Grundverstärkers angeschlossen sind. It is also useful that the logic cal circuit in the electric drive of the commutator in addition at least one delay circuit, which consists of a controllable Time delay element exists, whose input to a, respective Output of the control unit is connected, and contains n AND gates, one of which Inputs connected to each other and to the output of the adjustable time delay element, their other inputs each to the output of a respective logic switching block and their outputs are each connected to the input of a respective basic amplifier are.

Der erfindungsgemäße lineare Gleichstromantrieb besitzt eine durch die schaltungstechnische Lösung des Leistungsschaltblocks bedingte Schnellirkung, was eine Brweiterung des Regelbereiches für die lineare Laufgeschwindigkeit nach sich zieht. Der Elektroantrieb weist eine erhöhte Zuverlässigkeit auf Grund einer Vereinfachung der logischen Schaltung des Kommutators und der Ausnutzung des Frequenzgebers für die Laufgeschwindigkeit des Kammläufers und des Ankers auf. The linear DC drive according to the invention has a through the circuit-related solution of the power switching block required rapid action, which is an expansion of the control range for the linear running speed draws itself. The electric drive has an increased reliability due to a Simplification of the logic circuit of the commutator and the use of the frequency generator for the running speed of the comb runner and the anchor.

Das Vorhandensein von mindestens einem gesteuerten Verzögerungskreis in der logischen Schaltung des Kommutators gestattet es, die Leistung des Elektromotors auf einen nur durch die Leistung der Schaltelemente beschränkten Grenzwert zu erhöhen, den Wirkungsgrad des Elektroantriebs zu vergrößern und die Starrheit seiner mechanischen kennlinie zu steigern.The presence of at least one controlled delay circuit in the logic circuit of the commutator allows the power of the electric motor to increase to a limit value that is only limited by the power of the switching elements, to increase the efficiency of the electric drive and the rigidity of its mechanical to increase the characteristic.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand einer Beschreibung deren konkreter Ausführungsformen und beiliegender Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine Blockschaltung des linearen Gleichstrommotors mit einem Kommutator, gemäß der Erfindung; Fig. 2 ein die Wirkungsweise des linearen Gleichstromelektroiaotors mit einer Doppelfunktionswicklung erläuterndes Schema, gemäß der Erfindung; Fig. 3 eine elektrische Prinzipschaltung eines Leistungsschaltblocks, gemäß der Erfindung; Fig. 4 eine elektrische Prinzipschaltung einer zweiten Ausführungsform des Leistungsschaltblocks, gemäß der Erwindung; Fig. 5 eine elektrische Prinzipschaltung- einer dritten Ausführungsform des Leistung-chaltblocks, gemäß der Erfindung; Fig. 6 eine Blockschaltung eines Kommutators, gemäß der Erfindung; Fig. 7 eine Blockschaltbild einer logischen Schaltung eines Kommutators, gemäß der Erfindung; und Fig. 8 ein zeitliches Schaltfolgediagramm für Viicklungsteile eines Elektromotors, gemäß der Erfindung. The invention is more concrete in the following by means of a description thereof Embodiments and accompanying drawings explained in more detail. It shows: Fig. 1 a block circuit of the linear DC motor with a commutator, according to FIG Invention; Fig. 2 shows the operation of the linear direct current electric motor with a double function winding explanatory scheme, according to the invention; Fig. 3 shows an electrical principle circuit of a power switching block according to the invention; 4 shows an electrical basic circuit of a second embodiment of the power switching block, according to the winding; 5 shows an electrical basic circuit of a third embodiment of the power switch block, according to the invention; Fig. 6 is a block diagram of a Commutator, according to the invention; Fig. 7 is a block diagram of a logic circuit a commutator according to the invention; and FIG. 8 shows a timing diagram of the switching sequence for winding parts of an electric motor, according to the invention.

Der vorliegende lineare Gleichstromelektromotor setzt sich aus einem linearen Gleichstrommotor 1 (Fig. 1) und einem Kommutator 2 zusammen. Der lineare Gleichstrommotor 1 enthält einen einen Anker 3 mit einer in dessen Nuten eingebetteten Wicklung 4 sowie einen einen in Laufrichtung polumschalt baren Magnetleiter darstellenden Kammläufer 5. Die in die Nuten des Ankers 3 eingelassene Wicklung 4 ist gleichmäßig über die Länge des Ankers 3 verteilt und zu m, in der beschriebenen Ausführungsform zu sechs, gleichen Wicklungsteile nach der Schrittlänge # des Kammläufers 5 in der eise zusammengefaßt, daß zu jedem Zeitpunkt drei Wicklungsteile zwischen den Polen des Kammläufers 5 (in der Zeichnung die Wicklungsteile a,b,c) und drei Wicklungsteile gegen die Pole des Läufers 5 (Wicklungsteile d,e,f) liegen. Die zum gegebenen Zeitmoment zwischen den Polen des Läufers 5 liegenden Wicklungsteile a,b,c erfüllen die Funktion der Erregerwicklung des Elektromotors 1 und bauen einen sich über die Pole N,S (Fig. 2) des Kammläufers 5 schließenden Magnetfluß auf. The present linear direct current electric motor is composed of a linear DC motor 1 (Fig. 1) and a commutator 2 together. The linear one DC motor 1 includes an armature 3 with one embedded in its grooves Winding 4 as well as a magnetic conductor representing a pole-changing direction in running direction Kammläufer 5. The winding 4 let into the grooves of the armature 3 is uniform Distributed over the length of the anchor 3 and to m, in the embodiment described to six, identical winding parts the stride length # of the comb runner 5 summarized in the way that at any point in time three winding parts between the poles of the comb rotor 5 (in the drawing the winding parts a, b, c) and three Winding parts against the poles of the rotor 5 (winding parts d, e, f). The for given time moment between the poles of the rotor 5 lying winding parts a, b, c fulfill the function of the excitation winding of the electric motor 1 and build one on the poles N, S (Fig. 2) of the comb rotor 5 closing magnetic flux.

Die zum betreffenden Zeitpunkt gegen die Pole des Läufers 5 liegenden Wicklungsteile d,e,f erfüllen die Funktion der Ankezvicklung des linearen Gleichstrommotors. Die Wechselwirkung des magnetischen Erregerflusses und des Ankerstroms des Elektromotors 1 bedmgt eine elektromotorische Kraft des Elektromotors 1, die den Läufer 5 mit einer Geschwindigkeit V laufen läßt.Those lying against the poles of the rotor 5 at the relevant point in time Winding parts d, e, f fulfill the function of the winding of the linear DC motor. The interaction of the magnetic excitation flux and the armature current of the electric motor 1 determines an electromotive force of the electric motor 1, which the rotor 5 with a speed V runs.

Da beim Laufen des Kammläufers 5 bezüglich des Ankers 5 die gleicnen Wicklungsteile des Blektromotors 1 abwechselnd (mit einer zur Geschwindigkeit V proportionalen Frequenz) mal zwischen den Polen, mal gegen die Pole 5 liegen werden, müssen sie zur Aufrechterhaltung der elektromotorischen Kraft ständig ihre Funktion (der Erregerwicklungen und der Ankerwicklungen) entsprechend ihrer räumlichen Lage (linearer Gleichstrommotor mit einer Doppelfundtionswicklung) wechseln, wozu der durch elektrische Signale gegenseitiger Anordnung des Läufers 5 und des Ankers 3 gesteuerte und die Wicklungsteile des Elektromotors 1 jeweils umschaltende Kommutator 2 (Fig. 1) dient. Since when the comb runner 5 runs with respect to the armature 5 the same Winding parts of the sheet metal motor 1 alternately (with a speed V proportional frequency) sometimes between the poles, sometimes against the pole 5, they must constantly function in order to maintain the electromotive force (the excitation windings and the armature windings) according to their spatial position (linear DC motor with a double foundation winding), including the by electrical signals of mutual arrangement of the rotor 5 and the armature 3 controlled and the winding parts of the electric motor 1, respectively switching commutator 2 (Fig. 1) is used.

Der Kommutator 2 enthält m Leistungsschaltblöcke 6 nach der Zahl der Wicklungsteile des Elektromotors 1 (in der beschriebenen Ausführungsform ist m = 6), deren Ausgänge an die Klemmen der entsprechenden Wicklungsteile des linearen Gleichstrommotors angeschlossen sind, und eine logische Schaltung 7 mit n Steuerkanälen, deren Zahl proportional der Zahl der Leistungsschaltblöcke 6 ist. Im allgemeinen Fall ist die Zahl der Steuerkanäle n = m. Jeder Steuerkanal enthält einen Verstärker 8, dessen Ausgänge an die SUeuereingange des entsprechenden Leistunsschaltblocks 6 angeschlossen und dessen Eingänge elektrisch mit dem entsprechenden Ausgang einer sämtlichen Kanälen gemeinsamen Steuereinheit 9 verbunden sind. The commutator 2 contains m power switching blocks 6 after the number of the winding parts of the electric motor 1 (in the described embodiment m = 6), the outputs of which to the terminals of the corresponding winding parts of the linear DC motor are connected, and a logic circuit 7 with n control channels, the number of which is proportional to the number of power switching blocks 6. In general Case is the number of control channels n = m. Each control channel contains an amplifier 8, its outputs to the control inputs of the corresponding power switch block 6 connected and its inputs electrically connected to the corresponding output of a all channels common control unit 9 are connected.

Der Eingang der Steuereinheit 9 stellt einen Eingang des Eomiautators 2 dar, und daran treffen Signale über eine gegenseitige Anordnung des Kammläufers 5 und des Ankers 3 des linearen Gleichstrommotors ein.The input of the control unit 9 represents an input of the Eomiautator 2, and signals thereon via a mutual arrangement of the comb traveler 5 and armature 3 of the linear DC motor.

fler Leistungsschaltblock 6 (Fig. 3) besteht in der beschrie benen Ausführungsform aus vier Paaren von Leistungsschaltelementen - in dieser Ausführungsform aus Thyristoren 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, einem Register 18 und einem Kondensator 19. fler power switching block 6 (Fig. 3) consists in the described enclosed Embodiment of four pairs of power switching elements - in this embodiment of thyristors 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, a register 18 and a capacitor 19th

Die Thyristoren 10 bis 15 bilden eine Brückenschaltung, in deren Diagonale als zusammengesetzte Belastung z ein entsprechender Wicklungsteil des Elektromotors 1 eingeschaltet ist. Das erste Paar der die Stromrichtung im Wicklung steil bestimmendon Thyristoren 10 bis 11 ist mit ihren Anoden zu einem gemeinsamen Punkt zusammen- und mit den Katoden an die Klemmen -in der beschriebenen Ausführungsform auf den Anfang und auf das Ende- des entsprechenden Wicklungsteiles geschaltet.The thyristors 10 to 15 form a bridge circuit in their diagonal as a composite load z a corresponding winding part of the electric motor 1 is switched on. The first pair that determines the direction of the current in the winding steeply Thyristors 10 to 11 is with their anodes to a common point together and with the Cathodes to the terminals -in the embodiment described on the beginning and switched to the end of the corresponding winding part.

Das zweite Paar der Thyristoren 12 bis 13 und das dritte Paar der Thyristoren 14 bis 15, die die zwischen den Polen befindlichen Wicklungsteile an eine Speisequelle des Erregerstromkreises und die gegen die Pole liegenden Wicklungsteile an eine Speisequelle des Ankerstromkreises anschließen, sind je mit ihren Anoden zu einem gemeinsamen Punkt zusammen- und auf die Klemmen - in der beschriebenen Ausführungsform auf den Anfang (das zweite Paar der Thyristoren 12 bis 13) und auf das Ende (das dritte Paar der Thyristoren 14 bis 15) - des Wicklungsteiles und mit den Katoden je auf die gleichnamigen Pole der Quelle (UI) des Ankerstromkreises (Thyristoren 12 und 14) und der Quelle (U2) des Erregestromkreises (Thyristoren 13 und 15) - geschaltet. Der Strom wird über den Wicklungsteil nur bei der Durchschaltung der in den gegenüberliegenden Brükkenzweigen liegenden Thyristoren fließen.The second pair of thyristors 12 to 13 and the third pair of the Thyristors 14 to 15 that connect the winding parts located between the poles a supply source of the excitation circuit and the winding parts lying against the poles Connect to a supply source of the armature circuit, each with their anodes to a common point together and on the terminals - in the described Embodiment to the beginning (the second pair of thyristors 12 to 13) and on the end (the third pair of thyristors 14 to 15) - the winding part and with the cathodes to the poles of the source (UI) of the armature circuit with the same name (Thyristors 12 and 14) and the source (U2) of the excitation circuit (thyristors 13 and 15) - switched. The current is only passed through the winding part when it is switched through of the thyristors in the opposite bridge branches flow.

Die Speisequellen (U1,U2) des Anker- und des Erregerstromkreises des linearen Gleichstrommotors sind mit den umgekehrten Polen zu einer gemeinsamen Schiene -(U) zusammengeschaltet, die an die Brückenschaltung der Thyristoren 10 bits 15 über ein viertes zusätzliches) Paar von Thyristoren 16 bis 17 angeschlossen ist, das zur Ein- und Ausschaltung ("Nullung") des gesamten Leistungsschaltblocks 6 dient. 1>le Thyristoren 16 und 17 sind mit ihren Anoden an die gemeinsame Speiseschlene (U) des Anker- und des Erregerstromkreises angeschlossen. The supply sources (U1, U2) of the armature and the excitation circuit of the linear DC motor are with the opposite poles to one common Rail - (U) connected to the bridge circuit of the thyristors 10 bits 15 connected via a fourth additional pair of thyristors 16 to 17 is that for switching on and off ("zeroing") the entire power switching block 6 serves. 1> le thyristors 16 and 17 are with their anodes on the common feed loop (U) of the armature and excitation circuit is connected.

Die Katode des Thyristors 16 ist mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Anoden des ersten Paares der Thyristoren 10 bis 11 verbunden, die Katode des Thyristors 17 ist über den Widerstand 18 an eine autonome Speisequelle (U3) angeschlossen. Zwischen den Katoden des vierten Paares der Thyristoren 16 bis 17 liegt der Kondensator 19, der samt dem Widerstand 18 eine zuverlässige Kommutierung des vierten Paares der Thyristoren 16 bis 17 sicherstellt. (Die Überbrückungswiderstande sind bedingt nicht angedeutet).The cathode of the thyristor 16 is connected to the common connection point of the anodes of the first pair of thyristors 10 to 11 connected to the cathode of the Thyristor 17 is connected to an autonomous supply source (U3) via resistor 18. The capacitor is located between the cathodes of the fourth pair of thyristors 16 to 17 19, which together with the resistor 18 ensures reliable commutation of the fourth pair the thyristors 16 to 17 ensures. (The bridging resistances are conditional not indicated).

Zur Verbesserung der betriebstechnischen Daten des Elektroantriebs können die Wicklungen des Elektromotors mit mindestens einer Mittelanzapfung ausgeführt werden. Hierbei sind verschiedene Varianten der Schaltung des zweiten und des dritten Paares der Thyristoren 12 bis 13, 14 bis 15auf die Klemmen des Wicklungsteiles möglich. To improve the operational data of the electric drive the windings of the electric motor can be designed with at least one center tap will. Here are different variants of the circuit of the second and the third Pair of thyristors 12 to 13, 14 to 15 on the terminals of the winding part possible.

Es ist eine zweite Ausführungsform des Leistungsschaltblocks 6 analog der oben beschriebenen möglich. A second embodiment of the power switching block 6 is analogous the above described possible.

Der Unterschied besteht darin', daß die gemeinsamen Verbindungspunkte der Anoden des zweiten Paares der Thyristoren 12 (Fig. 4), 13 und des dritten Paares der Thyristoren 14, 15 an die zvjei Mittelanzapfungen des Wicklungsteiles des linearen Gleichstrommotors angeschlossen sind. The difference is that the common connection points the anodes of the second pair of thyristors 12 (Fig. 4), 13 and the third pair of the thyristors 14, 15 to the two center taps of the winding part of the linear DC motor are connected.

Die dritte Ausführungsform des Leistungsschaltblocks 6 ist auch analog der ersten AtsSührungsform. Deren Besonderheit ist der Anschluß des gemeinsamen Verbindungspunktes der Anoden des dritten Paares der Thyristoren 12 (Fig. 5), 13 an die Mittelanzapfung des Wicklungsteiles des linearen Gleichstrommotors. The third embodiment of the power switching block 6 is also analogous the first form of guidance. Their peculiarity is the connection of the common Connection point of the anodes of the third pair of thyristors 12 (Fig. 5), 13 to the center tap of the winding part of the linear DC motor.

In Fig. 6 ist eine konkrete Ausführungsform der Blockschaltung der Kommutators für einen sechsteiligen linearen Gleichstrommotor (m = 6) dargestellt. Der Kommutator enthält sechs Leistungsschaltblöcke 6 und eine aus n Steuerkanälen zusammengesetzte logische Schaltung 7, wobei in einer derartigen konkreten Lösung der logischen Schaltung 7 n = 3 (zweimal kleiner als die Anzahl der Wicklungsteile des linearen Gleichstrommotors) ist. Jeder Steuerkanal steuerte zwei Leistungsschaltblöcke 6 und enthält einen Verstärker 8, dessen Ausgang an die Steuereingänge der Thyristoren der entsprechenden Leistungsschaltblöcke 6 angeschlossen ist, einen Zusatzverstärker 20, dessen Ausgänge an die Steuereingänge der Thyristoren 16, 17 des vierten Paares angeschlossen sind, und einen logischen Schaltblock 21, dessen Eingang mit dem entsprechenden Ausgang der sämtlichen Steuerkanälen gemeinsamen Steuereinheit 9 verbunden ist. Der erste Ausgang des logischen Schaltblocks 21 ist mit dem Eingang des Zusatzverstärkers 20 verbunden, und der zweite Ausgang des Schaltblocks 21 ist elektrisch mit dem Eingang des Verstärkers 8 gekoPpelt. In Fig. 6 is a concrete embodiment of the block circuit of Commutator for a six-part linear DC motor (m = 6). The commutator contains six power switching blocks 6 and one of n control channels composite logic circuit 7, wherein in such a concrete solution of logic circuit 7 n = 3 (twice less than the number of winding parts of the linear DC motor). Each control channel controlled two power switch blocks 6 and contains an amplifier 8, the output of which is connected to the control inputs of the thyristors the corresponding power switching blocks 6 is connected, an additional amplifier 20, the outputs of which to the control inputs of the thyristors 16, 17 of the fourth pair are connected, and a logic switching block 21, whose input with the corresponding Output of the control unit 9 common to all control channels is connected. The first output of the logic switching block 21 is connected to the input of the additional amplifier 20 connected, and the second output of the switching block 21 is electrically connected to the Input of amplifier 8 coupled.

Hierbei bestimmt der logische Schaltblock 21 die Schaltfolge der Thyristoren in seinen zwei gesteuerten Leistungsschaltblöcken 6 und kann aus Impulsverteilern, beispielsweise aus zyklischen Schieberegistern, aufgebaut werden.Here, the logic switching block 21 determines the switching sequence of the thyristors in its two controlled power switching blocks 6 and can consist of pulse distributors, for example from cyclic shift registers.

Zur Bestimmung der Schaltungsordnung der Steuerkanäle und folglich der Leistungsschaltblöcke 6 dient die Steuereinheit 9, die aus einem n-stelligen (hier ist n = 3) Impulsverteiler 22 aufgebaut ist, bei dem der Ausgang einer jeden Stelle an den Eingang des der Stollennummer des Stouerkanals entsprechenden logischen Schaltblocks 21 angeschlossen ist. To determine the circuit order of the control channels and consequently the power switching blocks 6 is used by the control unit 9, which consists of an n-digit (here n = 3) pulse distributor 22 is constructed, in which the output of each Place at the input of the logical one corresponding to the tunnel number of the Stouerkanal Switching block 21 is connected.

Hierbei gibt es einen Brequenzgeber 23 für die Laufe schwindigkeit des Kammläufers 5 (Fig. 1Æ) des Elektromotors 1 bezüglich des Ankers 3, der mit dem Eingang des Impulsverteilers 22 (Fig. 6) elektrisch gekoppelt ist. Mit dem gleichen Eingang des Verteilers 22 ist elektrisch der Ausgang eines Impulsgenerators 24 verbunden. Here there is a speed transmitter 23 for the course of the comb rotor 5 (Fig. 1Æ) of the electric motor 1 with respect to the armature 3, which is with the input of the pulse distributor 22 (Fig. 6) is electrically coupled. With the same The input of the distributor 22 is electrically connected to the output of a pulse generator 24.

In der beschriebenen Ausführungsform des Elektroantriebs ist eine der möglichen Ausführungsformen einer konkreten Schaltung der Steuereinheit 9 (Fig. 7) autgeführt, wo der Eingang des Impulsveiteilers 22 mit dem Ausgang eines ODER-Gliedes 25 verbunden ist, dessen Eingänge über UND-Glieder 26 und 27 auf den direkten bzw. invertierenden Ausgang eines SR-Flip-Blops 28 geschaltet sind. Hierbei sind an den zweite ten Eingang des UND-Gliedes 26 der Ausgang des Frequenzgebers 23 für die GeschwindigKeit und der Eingang S des Flip-Flops 28 und an den zweiten Eingang des UND-Gliedes 27 der Ausgang des Impulsgenerators 24 angeschlossen. In the described embodiment of the electric drive is a the possible embodiments of a specific circuit of the control unit 9 (Fig. 7) where the input of the pulse divider 22 with the output of an OR gate 25 is connected, the inputs of which via AND gates 26 and 27 to the direct or inverting output of an SR flip-blops 28 are connected. Here are to the second th input of the AND gate 26, the output of the frequency generator 23 for the Velocity and the input S of the flip-flop 28 and to the second input of the AND gate 27 of the output of the pulse generator 24 is connected.

Zur Verbesserung von Regelkennlinien des vorliegenden Elektroantriebs enthält die logische Schaltung 7 des Kommutators mindestens einen zwischen der Steuereinheit 9 und den Grundverstärkern 8 liegenden Verzögerungskreis, der sich aus einem regelbaren Zeitverzögerungsglied und n UND-Gliedern zusammensetzt. To improve the control characteristics of the present electric drive the logic circuit 7 of the commutator contains at least one between the control unit 9 and the basic amplifier 8 lying delay circuit, which is made up of one adjustable time delay element and n AND elements.

So enthält die logische Schaltung 7 des Kommutators in der beschriebenen Ausführungsform zwei Verzögerungkreise. So contains the logic circuit 7 of the commutator in the described Embodiment two delay circuits.

Der erste Kreis besteht aus einem regelbaren Zeitverzögerungsglied 29, dessen Eingang an den Ausgang des UND-Gliedes 26 angeschlossen ist, und aus n UND-Gliedern 300 Die ersten Eingänge der UND-Glieder 30 sind untereinander zusammen- und an den Ausgang des regelbaren Zeitverzögerungselementes 29 angeschlossen die zweiten Eingänge der UND-Glieder 30 sind mit den entsprechenden Ausgängen der logischen Schaltblöcke 21 ihres Steuerkanals verbunden, während die Ausgänge der UAD-Glieder 30 mit den Eingängen der entsprechenden Grundverstärker 8 gekoppelt sind.The first circuit consists of an adjustable time delay element 29, the input of which is connected to the output of the AND gate 26, and off n AND gates 300 The first inputs of the AND gates 30 are connected to one another. and connected to the output of the controllable time delay element 29 second inputs of the AND gates 30 are connected to the corresponding outputs of the logical Switching blocks 21 of their control channel connected, while the outputs of the UAD elements 30 are coupled to the inputs of the corresponding basic amplifier 8.

Der zweite Verzögerungskreis setzt sich in Analogie zum ersten aus einem regelbaren Zeitverzögerungsglied 31, dessen Eingang auch an den Ausgang des UND-Gliedes 26 angeschlossen ist, und aus n UND-Gliedern 32 zusammen. Die ersten Eingänge der UND-Glieder 32 sind untereinander zusammen- und auf den Ausgang des regelbaren Zeitverzögerungsgliedes 31 geschaltet, während deren zweite Eingänge mit den entsprechenden Ausgängen der logischen Schaltblöcke 21 ihres Steuerkanals und deren Aus0-änge mit den Eingängen der entsprechenden Grundverstärker 8 verbunden sind. The second delay circuit is made up in analogy to the first a controllable time delay element 31, the input of which is also connected to the output of the AND gate 26 is connected, and from n AND gates 32 together. The first The inputs of the AND gates 32 are connected to each other and to the output of the controllable time delay element 31 switched, during the second inputs with the corresponding outputs of the logic switching blocks 21 of their control channel and their outputs are connected to the inputs of the corresponding basic amplifier 8 are.

Zum besseren Verständnis der Arbeitsweise des vorliegenden Elektroantriebs ist in Fig. 8 ein Schaltfolgediagramm der Wicklungsteile eines sechsteiligen Gleichstrommotors mit einer Doppelfunktionswicklung dargestellt, auf dessen Abszissenachse die Zeit t und auf dessen Ordinatenachse Schaltspannungen U:Ua, Ub, Uc, Ud, Ue, Uf an den jeweiligen Wicklungsteilen a,b,c,d,e,f aufgetragen sind. For a better understanding of the operation of the present electric drive Fig. 8 is a circuit sequence diagram of the winding parts of a six-part DC motor with a double function winding shown on its abscissa axis the time t and on its ordinate axis switching voltages U: Ua, Ub, Uc, Ud, Ue, Uf are applied to the respective winding parts a, b, c, d, e, f.

Die Arbeit des linearen Gleichstromantriebs läuft auf folgendes hinaus. The work of the DC linear drive boils down to the following.

Zum dem der gegenseitigen Lage des Kammläufers 5 (Fig. 1 ) und des Ankers 3 entsprechenden Zeitpunkt müssen die Wicklungsteile a,b,c des Elektromotors 1 zur Entwicklung einer Zugkraft mit Hilfe des Kommutators 2 die Funktion der Erregerwicklungen und die Wicklungsteile d,e,f die der Ankerwicklungen erfüllen. Zu diesem Zweck schließt die logische Schaltung 7 des Kommutators 2 auf elektrische Signale einer gegenseitigen Anordnung des Kammläufers 5 und des Ankers 3 mit Hilfe der Leistungsschaltblöcke 6 die Wicklungsteile a, b, c an die Speisequelle U2 des Erregerstromkreises und die Wicklungsteile d,e,f an die Speisequelle U1 des Ankerstromkreises an. On the one hand, the mutual position of the comb traveler 5 (Fig. 1) and the Armature 3 must be the winding parts a, b, c of the electric motor at the same time 1 to develop a tensile force with the help of the commutator 2 the function of the excitation windings and the winding parts d, e, f meet those of the armature windings. To this end it closes the logic circuit 7 of the commutator 2 to electrical signals of a mutual Arrangement of the comb rotor 5 and the armature 3 with the aid of the power switching blocks 6 the winding parts a, b, c to the supply source U2 of the excitation circuit and the winding parts d, e, f to the supply source U1 of the armature circuit.

Die Signale über eine gegenseitige Anordnung des Eammläufers 5 und des7Ankers 3 des Elektromotors 1 gelangen an den Eingang der Steuereinheit 9, die über die entsprechenden Verstärker 8 die Leistungsschaltblöcke 6 in der Weise einschaltet, daß über die Wicklungen 4 ein Strom in einer (für die betreffende räumliche Lage des Kammaläufers 5 und des Ankers 3) erforderlichen Richtung fließt. In ähnlicher Weise gilt es für die Gesamtlänge des Ankers 3 des Blektromotors 1, daß alle gegen die Pole des Läufers 5 liegenden Wicklungsteile Ankerwicklungen und alle zwischen den Polen befindlichen Wicklungsteile Erregerwicklungen sind. Die auf Erregung geschalteten Wicklungsteile (darunter auch die Wicklungsteile a,b,c) bauen einen sich über die Pole N,S (Fig. 2) und den Rücken des Kammläufers 5, die Zähne und den stücken des Ankers 3 schließenden Magnetfluß auf. Bei einer Wechselwirkung dieses die als Ankerwicklungen des Elektromotors 1 auftretenden Wicklungsteile (darunter auch die Wicklungsteile d,e,f) schneidenden Magnetflusses mit dem Ankeritrom entsteht in diesen Wicklungsteilen eine Zugkraft, die den Kammläufer 5 mit einer Geschwindigkeit V laufen läßt. The signals via a mutual arrangement of the Eammlaufers 5 and des7Anker 3 of the electric motor 1 reach the input of the control unit 9, the switches on the power switching blocks 6 via the corresponding amplifier 8 in such a way that that through the windings 4 a current in a (for the spatial position in question of the ridge runner 5 and the armature 3) required direction flows. In a similar way It applies to the total length of the armature 3 of the sheet metal motor 1, that all winding parts lying against the poles of the rotor 5 armature windings and all Winding parts located between the poles are exciter windings. The on excitement switched winding parts (including winding parts a, b, c) build a over the poles N, S (Fig. 2) and the back of the comb traveler 5, the teeth and the pieces of the armature 3 closing magnetic flux. If there is an interaction this the winding parts occurring as armature windings of the electric motor 1 (including also the winding parts d, e, f) intersecting magnetic flux with the anchorite is created in these winding parts a tensile force that the comb rotor 5 with a speed V runs.

Bei der Verschiebung des Kammläufers 5 um eine Zahateilung des Ankers 3 muß der in Laufrichtung nächstfolgende Wicklungsteil des Elektromotors 1 zur Aufrechterhaltung der Zugkraft seine bestimmung (Funktion) ändern. So wird z.B der Wicklungsteil a eine Ankerwicklung, weil er gegen einen Pol zu liegen gekommen ist, und der Wicklungsteil d eine Erregerwicklung, weil er unter einem Pol hervorgetreten ist. When the comb traveler 5 is shifted by one division of the armature 3, the winding part of the electric motor 1 that follows next in the running direction must be used to maintain it the tensile force change its purpose (function). For example, the winding part a an armature winding because it has come to rest against a pole, and the winding part d an excitation winding because it emerged from under a pole.

Dann treffen am Eingang der logischen Schaltung 7 des Kommutators 2 bei der Verschiebung des Kammläufers 5 (Fig. 1) um den nächsten Schritt (eine Zahnteilung des ankers 3) clel--trische Signale über eine Änderung der räumlichen Lage des Kammläufers 5 gegenüber dem Anker 3 ein, und die Steuereinheit 9 schließt über die Verstärker 8 die Leistungsschaltblöcke 6 derjenigen Wicklungsteile an, die auf dem gegebenen Schritt ihre Funktion (hier die Wicklungsteile a und d) wechseln. Then meet at the input of the logic circuit 7 of the commutator 2 when moving the comb traveler 5 (Fig. 1) by the next step (a Tooth pitch of the armature 3) clel - tric signals about a change in the spatial Position of the comb rotor 5 relative to the armature 3, and the control unit 9 closes Via the amplifier 8, the power switching blocks 6 of those winding parts to those on the given step their function (here the winding parts a and d) alternate.

Bei der nächsten Verschiebung des Kammläufers & bezüglich des Ankers 3 schaltet der Kommutator 2 die folgenden Wicklungs teile des Elektromotors 1 derart um, um die Zugkraft und folglich die lineare Laufgeschwindigkeit V aufrechtzuerhalten. Mit Hilfe der Umschaltungen (Kommutierung) der Wicklungsteile im Bewegungsvorgang des Kammläufers 5 (oder des Ankers 3) werden ein nach der Größe und Richtung gleichbleibendes Magnetfeld über den Polen und eine diesem entsprechende Richtung des Ankersstroms zur Erzeugung einer erforderlichen Zugkraft nach dem Prinzip eines Gleichstrommotors sichergestellt. The next time the comb traveler & is moved with respect to the Armature 3, the commutator 2 switches the following winding parts of the electric motor 1 in such a way as to maintain the pulling force and consequently the linear running speed V. With the help of the switchovers (commutation) of the winding parts in the movement process of the comb runner 5 (or of the armature 3) are constant in terms of size and direction Magnetic field over the poles and a corresponding direction of the armature current to generate the required tensile force based on the principle of a DC motor ensured.

Hiebei ändern die gleichen Wicklung steile des Elektromotors 1 wechselweise ihre Bestimmung im Einklang mit ihrer Lage bezüglich der Pole des Läufers 5 und erfüllen die Funktion mal der Erreger, mal der Ankerwicklungen zu verschiedenen Zeitpunkten, deshalb wird derartiger Motor ein linearer Gleichstrommotor mit einer Doppelfunktionswicklung genannt.Hiebei change the same winding steep parts of the electric motor 1 alternately their determination in accordance with their position with respect to the poles of the rotor 5 and fulfill the function sometimes the exciter, sometimes the armature windings to different Points in time, therefore, such a motor becomes a linear DC motor with a Called dual function winding.

Fig. 8 zeigt ein Beispiel eines Schaltfolgediagramms für die Wicklungsteile eines sechsteiligen linearen Gleichstrommotors (m = 6? für die beschriebene Ausführungsform. Im Diagramm ist eine Spannungsänderung an den Wicklungsteilen a,b,c,d,e,f des linearen Gleichstrommotors bei einer Verschiebung des Kammläufers 5 (Fig. 1) von der in Fig. 1, 2 (Zeitpunkt "0" im Diagramm) gezeigten Anfangsstellung wiedergegeben. Fig. 8 shows an example of a circuit sequence diagram for the winding parts a six-part linear DC motor (m = 6? for the embodiment described. In the diagram is a voltage change at the winding parts a, b, c, d, e, f of the linear DC motor with a displacement of the comb rotor 5 (Fig. 1) from the one shown in Fig. 1, 2 (time "0" in the diagram) shown initial position.

Im Bewegungsvorgang des Elektromotors 1 bestimmt die Steuereinheit 9 des Kommutators 2 auf Signale einer gegenseitigen Anordnung des Kammläufers 5 und des Ankers 3 die erforderlichen Schaltnomente für die Wicklungsteile sowie einen konkreten der gegebenen gegenseitigen Anordnung entsprechenden Zustand des Schaltfolgediagramms (Fig. 8) für die Wicklungsteile und schließt unter Zuhilfenahme der Leistungsschaltblöcke 6 (Fig. 1) die eforderliche Spannung der notwendigen Polarität an die erforderlichen Wicklungsteile an. The control unit determines the movement process of the electric motor 1 9 of the commutator 2 to signals from a mutual arrangement of the comb rotor 5 and the armature 3 the required switching torques for the winding parts as well as a concrete state corresponding to the given mutual arrangement of the circuit sequence diagram (Fig. 8) for the winding parts and closes with the aid the power switching blocks 6 (Fig. 1) the required voltage of the necessary polarity to the required winding parts.

Hierbei muß beachtet werden, daß jeder Wicklung steil gemäß Schaltfolgediagramm für die Wicklungsteile im Bewegungsvorgang des Kammläufers 5 auf die zmei verschiedenen Speisequellen U1,U2 des Anker- und des Erregerstronkreises zu je in beiden Polaritäten geschaltet wird, um eine erforderliche Stromrichtung in den Wicklungen 4 des Elektromotors 1 zu sichern. Eine derartige Umschaltung wird durch die Leistungsschaltblöcke 6 übernommen, die einen Anschluß eines jeden ihrer Wicklungsteile an die Spannungsquellen U1 (Fig. 3) (Anker) und U2 (Erregung) mit der erforderlichen Polarität zur Kommutierung eines Stroms erforderlicher Richtung und Größe im Wicklung steil gewährleisten. Die Kommutierung der Wicklungsteile erfolgt auf Signale der logischen Schaltung 7 (Fig. 1) des Kommutators 2. Es sei z.B. angenommen, daß zum wahlfreien Zeitpunkt über den Wicklungsteil z (Fig. 3) ein Strom in Richtung + U - T4yristor 16 - Thyristor 11 - Wicklungsteil z - thyristor 14 - U1 fließt, d.h. dieser Teil der Wicklung 4 (Fig. 1) steht gegen die Pole des Kammläufers und erfüllt die Funktion der Ankerwicklung. Hierbei sind die übrigen Thyristoren 10 (Fig. 3), 12,13,15 und 17 gesperrt. Dann lädt sich der Kommutierungskondensator 19 über eine Kette U - Uhyristor 16 - Kondensator 19 - Widerstand 18 - U3 derart auf, daß an der Klemme "X" des Kondensators 19 ein Pluspotential und folglich an der Klemme "Y" ein Minuspotential liegen werden. It must be noted that each winding is steep according to the switching sequence diagram for the winding parts in the movement process of the comb rotor 5 on the zmei different Supply sources U1, U2 of the armature and the excitation current circuit each in both polarities is switched to a required current direction in the windings 4 of the electric motor 1 secure. Such a switchover is carried out by the power switching blocks 6 taken over, the one connection of each of their winding parts to the voltage sources U1 (Fig. 3) (armature) and U2 (excitation) with the required polarity for commutation ensure a current of the required direction and size in the winding steep. The winding parts are commutated based on signals from the logic circuit 7 (Fig. 1) of commutator 2. It is assumed, for example, that at the optional point in time Via the winding part z (Fig. 3) a current in the direction of + U - T4yristor 16 - thyristor 11 - winding part z - thyristor 14 - U1 flows, i.e. this part of winding 4 (Fig. 1) stands against the pole of the comb runner and fulfills the function the armature winding. Here are the other thyristors 10 (Fig. 3), 12,13,15 and 17 blocked. Then the commutation capacitor 19 is charged via a chain U - Uhyristor 16 - capacitor 19 - resistor 18 - U3 in such a way that at the terminal "X" of the capacitor 19 has a positive potential and consequently a negative potential at the "Y" terminal will lie.

In dem Augenblick der Annäherung einer zwischen den Polen befindlichen Nut des Kammläufers 5 (Fig. 1) an den betrachteten Wicklung steil wird von der logischen Schaltung 7 des Kommutators 2 ein Signal auf die Steuerelektrode des Thyristors 17 (Fig. 3) gegeben, durch welches er geöffnet wird, und das Minuspotential des Kondensators 19 sperrt über den leitenden Thyristor 17 den Thyristor 16, was eine Sperrung der Thyristoren 11 und 14 und einen Spannungszusammenbruch am Wicklungsteil z (Gesantnullung des Wicklungsteiles) bewirkt. Gleichzeitig wird sich der Kondensator 19 über eine Kette + U - Thyristor 17 - Kondensator 19 - Thyristor 11 -Wicklungsteil z - Thyristor 14 - U1 aufladen, was eine Umladung des Kondensators 19 zur Folge hat: Im Punkt "X" tritt ein Minuspotential und im Punkt "Y" ein Pluspotential auf. At the moment of the approach of one located between the poles Groove of the comb runner 5 (Fig. 1) on the winding under consideration is steep from the logical Circuit 7 of the commutator 2 sends a signal to the control electrode of the thyristor 17 (Fig. 3), through which it is opened, and the negative potential of the Capacitor 19 blocks the thyristor 16 via the conductive thyristor 17, which is a Blocking of the thyristors 11 and 14 and a voltage collapse on the winding part z (total zeroing of the winding part). At the same time the capacitor will turn 19 through a chain + U - thyristor 17 - capacitor 19 - thyristor 11 - winding part z - charge thyristor 14 - U1, which results in a charge reversal of the capacitor 19 has: A minus potential occurs at point "X" and a plus potential at point "Y".

Dann gelangt das in der logischen Schaltung 7 (Fig. 1) des Kommutators 2 verzögerte Steuersignal vom Verstärker 8 auf die Steuerelektroden des Thyristors 16 und der anderen dem Schaltfolgediagramm (Fig. 8) des betreffenden Wicklungsteiles in Funktion der Lage des Kammläufers 5 (Fig. 1) entsprechenden Thyristoren, beispielsweise der Thyristoren 10 (Fig. 3) und 13. Then this arrives in the logic circuit 7 (Fig. 1) of the commutator 2 delayed control signal from amplifier 8 to the control electrodes of the thyristor 16 and the other to the circuit sequence diagram (Fig. 8) of the winding part concerned in function of the position of the comb traveler 5 (Fig. 1) corresponding Thyristors, for example thyristors 10 (Fig. 3) and 13.

Dann wird das Minuspotential des Kondensators 19, indem es über den durchgeschalteten Thyristor 16 an die Anode des Thyristors 17 koramt, den letzteren sperren, und in einer Kette + U - Thyristor 17 - Thyristor 10 - Wicklungsteil z -Thyristor 13 - U2 wird ein Strom fließen. Then the negative potential of the capacitor 19 is determined by it via the connected thyristor 16 to the anode of thyristor 17 koramt, the latter lock, and in a chain + U - thyristor 17 - thyristor 10 - winding part z -Thyristor 13 - U2 a current will flow.

Nun ist der Wicklungsteil æ an die Speisequelle U2 des Erregerstromkreises angeschlossen, und darin hat sich die Stromrichtung geändert. I Im weiteren läuft der Kommut'ieungsvorgang in Analogie zum oben Betrachteten ab. Now the winding part æ is connected to the supply source U2 of the excitation circuit connected, and in it the direction of the current has changed. I will continue to run the commutation process in analogy to the above.

Wie bereits erwähnt, definiert das erste Paar der ristoren 10 (Fig. 3), 11 die Stromrichtung im Wicklungsteil z, das zweite und das dritte Paar der Thyristoren 12, 13 und 14, 15 definieren die Vorbestimmung (Funktion) des Wicklungsteiles z und schließen ihn entweder an die Speisequelle U1 des Ankerstromkreises oder an die Quelle U2 des Erlegerstromkreises (gemäß Diagramm in Fig. 8) an. Das vierte Paar d/er Thyristoren 16, 171 sorgt für eine zuverlässige lNullung des Leistungsschaltblocks 6 vor einer nächstfolgenden Umschaltung zur Verhinderung eines Kurzschlusses, insbesondere bei einem Stromrichtungswechsel. As already mentioned, the first pair of transistors 10 (Fig. 3), 11 the current direction in the winding part z, the second and the third pair of the Thyristors 12, 13 and 14, 15 define the predetermination (function) of the winding part z and connect it either to the supply source U1 of the armature circuit or to the source U2 of the victim circuit (according to the diagram in Fig. 8). The fourth Pair of thyristors 16, 171 ensure reliable zeroing of the power switching block 6 before a subsequent switchover to prevent a short circuit, in particular in the event of a change in the direction of current.

Die Regelung der Laufgeschwindigkeit V des Kammläufers 5 (Fig. 2) bezüglich des Ankers 3 kann durch Ändern der Anker-und der Erregerspannung, beispielsweise unter Zuhilfenahme von Regelungswiderständen, verwirklicht werden. The regulation of the running speed V of the comb traveler 5 (Fig. 2) with respect to the armature 3 can be done by changing the armature and the excitation voltage, for example with the aid of of control resistors.

In manchen Fällen, beispielsweise in der chemischen Einrichtung, ist es nötig, nur mehrere, argenommen, zwei fixierte Geschwindigkeiten, eine Hauptgeschwindigkeit zur Durchführung des technologischen Prozesses und eine Hilfsgeschwindigkeit zur Durchführung von Arbeitsgängen bei Produktionshilfsarbeiten (Reinigung der Einrichtung, Spülung usw.) zu haben. In diesem Fall ist es bequem, die Wicklung 4 (Fig. I) des Elektromotors 1 mit Mittelanzapfungen auszuführen und das zweite sowie das dritte Paar der Thyristoren 12 (Fig. 4), 13 und 14, 15 an die zusätzlichen Klemmen des Wicklungsteiles z anzuschließen. Dann kann man unter Benutzung des erforderlichen Elementes des Wicklungsteiles mehrere (im beschriebenen Fall zwei) fixierte Geschwindigkeiten des Elektromotors 1 (Fig. 1) ohne besondere Komplizierung der logischen Schaltung 7 des Kommutators 2 erhalten. In some cases, for example in the chemical facility, it is necessary, only several, assumed, two fixed speeds, one main speed to carry out the technological process and an auxiliary speed for Carrying out work steps for auxiliary production work (cleaning of the facility, Flushing, etc.). In this case it is convenient to use the winding 4 (Fig. I) of the Execute electric motor 1 with center taps and the second and the third Pair of thyristors 12 (Fig. 4), 13 and 14, 15 to the additional terminals of the To connect winding part z. Then you can use the required Element of the winding part several (in the case described two) fixed speeds of the electric motor 1 (Fig. 1) without any particular complication of the logic circuit 7 of commutator 2 received.

Bei ausreichend großen Leistungen des Elektromotors 1 ist es zur Vermeidung starker (nach der Amplitudenhöbe großer und lang anhaltender) Übergangsprozesse in den eine zusammengesetzte Belastung mit einer beträchtlichen induktiven Komponente darstellenden Wicklungsteilen, die zur Einbuße an Schaltschnelligkeit sowie zu einem Ausfall von Thyristoren wegen großer Strom- und Spannungsstöße führen, die sich besonders unter den schwierigsten Betriebsverhältnissen fur den Leistungsschaltblock 6I nämlich bei einem Polwechsel an der zusammengesetzten Belastung z bemerkbar machen, zweckmäßig, die Wicklungsteile des Elektromotors 1 mit einer Mittelanzapfung zu verwenden und das zweite Paar der Thyristoren 12 (Fig. 5), 13 an die Mittelanzapfung des Wicklungsteiles z anzuschließen. Hierbei wird jedesmal nur von einer Wicklungshälfte deg Wicklungsteiles (eigene Hälfte für jede Polarität) Gebrauch gemacht, in der der Strom stets in einer Richtung fließt und wo also der Einfluß der Ubergangsvorgänge geschwächt wird. With sufficiently large powers of the electric motor 1, it is to Avoidance of strong transition processes (large and long-lasting according to the amplitude height) in which a compound load with a significant inductive component winding parts representing the loss of switching speed as well as a Failure of thyristors due to large current and voltage surges that lead to especially under the most difficult operating conditions for the power switch block 6I make noticeable in the case of a pole change in the compound load z, expedient, the winding parts of the electric motor 1 with a center tap to use and the second pair of thyristors 12 (Fig. 5), 13 to the center tap of the winding part z to be connected. In this case, only one half of the winding is used each time deg winding part (separate half for each polarity) made use of in the the current always flows in one direction and thus where the influence of the transition processes is weakened.

Eine Analyse des Schaltfolgediagramms (Fig. 8) für die Wicklungsteile des linearen Gleichstrommotors (für die beschriebene Ausführungsform mit sechs Wicklungsteilen) macht zwei Besonderheiten des Kommutierungsvorganges der Wicklungsteile des Elektroantriebs deutlich. An analysis of the sequence diagram (Fig. 8) for the winding parts of the linear DC motor (for the described embodiment with six winding parts) makes two special features of the commutation process of the winding parts of the electric drive clear.

Zu jedem Zeitpunkt (bei jedem Schaltschritt) ist es nöteig, gleichzeitig zwei Wicklungsteile des linearen Gleichstromelektromotors, jedoch jeden nach eigenem Kommutierungsgesetz zu kommutieien. At every point in time (at every switching step) it is necessary, at the same time two winding parts of the linear direct current electric motor, but each after its own Commutation law to commute.

Alle zwölf Schritte wiederholt sich das Schaltfolgediagramm für die Wicklungsteile. The switching sequence diagram for the is repeated every twelve steps Winding parts.

Die genannten Besonderheiten des Kommutierungsvorganges für die Wicklungsteile des linearen Gleichstrommotors mit einer Doppelfunktionswicklung liegen der Arbeit des Kommutators 2 (Fig. 1) zugrunde. The mentioned special features of the commutation process for the winding parts of the linear DC motor with a double function winding are the work of the commutator 2 (Fig. 1) is based.

Die Impulse vom Frequenzgeber 23 (Fig. 6) für die Laufgeschwindigkeit des Kammläufers 5 (Fig. 1) gelangen in die Steuereinheit 9 (Fig. 6), die die Schaltfolge der Wicklungsteile a,b,c,d,e,f (Schaltungsordnung der Steuerkanäle) festlegt. Die Steuereinheit 9 schickt nacheinander Impulse (mit einer Durchlauffrequenz für die Stellen des Impulsterteilers 22) in die logischen Schaltblöcke 21 eines jeden kanals. Die logischen Schaltblöcke 21 verwirklichen die Umschaltung der Wicklungsteile nach einem ihnen zugrunde liegenden Kommutierungsgestz gemäß Diagramm (Fig. 8). Der logische Schaltblock 21 (Fig. 6) schickt über den Verstärker 8 Öffnungsimpulse für die benötigten Thyristoren der Leistungsschaltblöcke 6. The pulses from the frequency generator 23 (Fig. 6) for the running speed of the comb traveler 5 (Fig. 1) reach the control unit 9 (Fig. 6), which the switching sequence of the winding parts a, b, c, d, e, f (circuit arrangement of the control channels) specifies. The control unit 9 sends pulses one after the other (with a sweep frequency for the places of the pulse divider 22) in the logic switching blocks 21 of a every channel. The logic switching blocks 21 realize the switching of the winding parts according to a commutation law on which they are based, as shown in the diagram (FIG. 8). The logic switching block 21 (FIG. 6) sends 8 opening pulses via the amplifier for the required thyristors of the power switching blocks 6.

Die Besonderheit der Arbeit des beschriebenen Kommutators besteht darin, daß jeder logische Schaltblock 21 zwei Leistungsschaltblöcke 6 derjenigen Wicklungsteile des Elektromotors steuert, die zum gleichen Zeitpunkt (Wicklungsteile, a bis d,b bis e,c bis f) umschalten müssen. Die Umschaltung der Wicklungsteile geschieht in nachstehender Reihenfolge: zuerst verwirklicht der logische Schaltblock 21 über den Verstärker 20 eine Zwangskommutierung der Leistungsschaltblöcke, 6 mit Hilfe der Thyristoren 16, 17 (Fig. 3), wodurch die entsprechenden Wicklungsteile des Elektromotors auf Null gesetzt werden, und dann schaltet er mit einer Zeitverzögerung, die gleich oder etwas größer als die Dauer der Übergangsprozesse in den Wicklungsteilen ist, die einem im logischen Schaltblock 21 (Fig. 6) enthaltenen Kommutierungsgesetz entsprechenden Thyristoren ein, wodurch die P.icklungsteile des Elektromotors entweder an die Speisequelle des Erregerstromkreises oder an die Speise quelle des Ankerstromkreises mit der erforderlichen Polarität angeschlossen werden. The peculiarity of the work of the commutator described consists in that each logical switching block 21 has two power switching blocks 6 of those Controls winding parts of the electric motor, which at the same time (winding parts, a to d, b to e, c to f). The winding parts are switched over in the following order: first the logic circuit block 21 implements over the amplifier 20 a forced commutation of the power switching blocks, 6 with the help the thyristors 16, 17 (Fig. 3), whereby the corresponding winding parts of the electric motor be set to zero, and then it switches on with a time delay that is equal or is slightly longer than the duration of the transition processes in the winding parts, which correspond to a commutation law contained in the logic switching block 21 (FIG. 6) Thyristors, whereby the winding parts of the electric motor are either connected to the supply source of Excitation circuit or to the supply source of the armature circuit with the required Polarity must be connected.

Die Durchschaltung der Thyristoren erfolgt über die Verstärker 8. Die Verstärker 20 und 8 dienen zur Verstärkung von Steuersignalen und zur galvanischen Entkopplung der Kraftstromkreise von den Steuerkreisen. The thyristors are switched through via the amplifier 8. The amplifiers 20 and 8 are used to amplify control signals and galvanic Decoupling of the power circuits from the control circuits.

In jedem logischen Schaltblock 21 ist (beispielsweise mit Hilfe zyklischer Schieberegister) ein Cchaltfolgediagramm für einen Wicklungsteil aufgezeichnet. Da das Schaltfolgediagramm (Eommutierungsgesetz) für alle Wicklungsteile gleich ist, ist die Schaltung der logischen Schaltblöcke 21 gleich. Diese Kommutierungsgesetze sind nur gegeneinander um eine für jeden Kanal erforderliche Schrittzahl (in der beschriebenen Ausführungsform um drei Schritte) versetzt. In each logic switching block 21 is (for example with the help of cyclic Shift register) a circuit sequence diagram for a winding part is recorded. Because the switching sequence diagram (Eommutierungsgesetz) is the same for all winding parts is, the circuit of the logic switching blocks 21 is the same. These commutation laws are only against each other by a number of steps required for each channel (in the described embodiment by three steps).

In der logischen Schaltung 7 des Kommutators ist also das gesamte Schaltfolgediagramm für die Wicklungsteile des linearen Gleichstrommotors aufgezeichnet. Da das Schaltfolt3ediagramm für die Wicklungsteile ein periodisches Gesetz mit einer streng sequentiellen Schaltungsordnung für die Trick lungsteile darstellt, kann man also vom Frequenzgeber 23 für die Geschwindigkeit Gebrauch machen, der einen elektrlschen Impuls beim Durchgang jeder Ankernut (Schaltschritt) liefert, auf dessen Signale die Wicklungsteile des linearen Gleichstrommotors umgeschaltet werden können. In the logic circuit 7 of the commutator is the entire Circuit sequence diagram recorded for the winding parts of the linear DC motor. Since the switching sequence diagram for the winding parts follows a periodic law with a strictly sequential circuitry for the trick development parts can So you make use of the frequency generator 23 for the speed, the one electrical impulse when passing through each armature slot (switching step) on its Signals the winding parts of the linear DC motor can be switched.

Hierbei wird im vorliegenden Kommutator 2 anstatt zahlreicher Stellungsgeber des Kammläufeis 5 (Fig. 1) bezüglich des Ankers 3 (für die beschriebene Ausführungsform würden zwölf Geber benötigt) lediglich ein Frequenzgeber 23(Fig. 6) für die Geschwindigkeit ausgenutzt, der es erlaubt, die Wicklungsteile synchron mit der Laufgeschwindigkeit V des Kammaläufers 5 (Fig. 1) zu kommutieren. Here, in the present commutator 2 instead of numerous position sensors des Kammllaufis 5 (Fig. 1) with respect to of anchor 3 (for the described Embodiment, twelve transmitters would be required) only one frequency transmitter 23 (Fig. 6) used for the speed that allows the winding parts to be synchronized to commutate with the running speed V of the comb rotor 5 (Fig. 1).

Die ganze Schwierigteit der Verwirlichung des gegebenen Prinzips besteht in einer ursprünglichen Bestimmung der räumli chen Lage der Pole des Kammläufers 5 gegenüber den Nuten (Wicklungen) des Ankers 3 wegen fehlender Stellungsgeber. All the difficulty of realizing the given principle consists in an original determination of the spatial position of the poles of the comb rotor 5 opposite the grooves (windings) of the armature 3 due to the lack of a position transmitter.

Deshalb wird im vorliegenden Kommutator 2 zum Zeitpunkt des Motoranlaufes unter Zuhilfenahme des Impulsgenerators 24 (Fig. 6) zwangsläufig mit einer Umschaltung der Wicklungsteile des linearen Gleichstrommotors nach einem in der logischen Schaltung 7 des Kommutators verdrahteten Diagramm begonnen, indem eine Verschiebung des Kammläufers 5 (Fig. 1) simuliert wird.Therefore, in the present commutator 2, at the time of motor start-up with the aid of the pulse generator 24 (FIG. 6) necessarily with a switchover the winding parts of the linear DC motor after one in the logic circuit 7 of the commutator's wired diagram started by shifting the comb rotor 5 (Fig. 1) is simulated.

Da die Wicklungsteile des Ankers streng gemäß Schaltfolgediagramm (Fig. 8) umgeschaltet werden und sich der Kammläufer 5 (Fig. 1 ) in einem Rudezustand befindet, tritt solch ein Zeitmoment eiq, wo der Zustand der eingeschalteten Wicklungsteile (einer der zwölf im beschriebenen Fall) einer gegenseitigen Anordnung des Kammläufers 5 und des Ankers 3 (Zeit;ounkt der Synchronisation) entsprechen wird. Because the winding parts of the armature strictly according to the circuit sequence diagram (Fig. 8) are switched over and the comb traveler 5 (Fig. 1) is in a rudder state is located, there occurs such a moment eiq where the state of the switched-on winding parts (one of the twelve in the case described) a mutual arrangement of the comb runner 5 and armature 3 (time; point of synchronization) will correspond.

Angenommen, daß im Ausgangszeitmoment eine relative Verschiebung des Kammläufers 5 und des Ankers 7 fehlt. Ein Signal vom Ausgang des Frequenzgebers 27 (Fig. 7) für die Geschwindigkeit wird daher auch ausbleiben. Im Zeitmoment des Anlaufes des Elektromotors kippt das Flip-Flop 28 auf ein Startsignal um und öffnet das UND-Glied 27, über das der die Rolle des Frequenzgebers übernehmende Imsulsgenerator 24 seine Impulse an den Eingang des Impulsverteilers 22 schickt. Assume that there is a relative shift in the initial time instant the comb traveler 5 and the armature 7 are missing. A signal from the output of the frequency generator 27 (Fig. 7) for the speed will therefore also be omitted. In the moment of When the electric motor starts up, the flip-flop 28 flips over to a start signal and opens the AND element 27, via which the pulse generator taking over the role of the frequency generator 24 sends its pulses to the input of the pulse distributor 22.

Die logische Schaltung 7 fängt die Wicklung steile des linearen Gleichstrommotors umzuschalten an, indem sie nacheinander alle möglichen Varianten des Schaltfolgediagramms (Fig. 8) mit einer Frequenz des Impulsgenerators 24 nacheinander wählt.The logic circuit 7 catches the winding steep of the linear DC motor to switch to by sequentially all possible variants of the switching sequence diagram (Fig. 8) with a frequency of the pulse generator 24 selects one after the other.

Zum Zeitpunkt der Synchronisation (Koinzidenz der Zustände der eingeschalteten Wicklungsteile und der räumlichen Lage des linearen Gleichstrommotors) entsteht eine Zugkraft, die den Kammläufer 5 (Fig. 1) laufen läßt. Sobald der Kammläufer 5 in Bewegung kommt, spricht der Frequenzgeber 23 (Fig. 7) für die Geschwindigkeit an, der das Flip-FLop 28 in den anderen stabilen Zustand bringt, wodurch der Ausgang des Impulsgenerators 24 gesperrt und das UND-Glied 26 geöffnet wird, über welches der Frequenzgeber 23 für die Geschwindigkeit seine Impulse an den Eingang des Impulsverteilers 22 iiefert und die Arbeit des Kommutators steuert. At the time of synchronization (coincidence of the states of the switched on Winding parts and the spatial position of the linear DC motor) a tensile force that lets the comb traveler 5 (Fig. 1) run. As soon as the ridge runner 5 starts moving, the frequency generator 23 (FIG. 7) speaks for the speed which brings the flip-flop 28 into the other stable state, whereby the output the pulse generator 24 is blocked and the AND gate 26 is opened, via which the frequency generator 23 for the speed of its pulses to the input of the pulse distributor 22 and controls the work of the commutator.

Auf die Eingänge der regelbaren Zeitverzögerungsglieder 29, 31 werden Impulse vom Ausgang des ODER-Gliedes 25 mit der Frequenz des Geschwindigkeitsgebers 23 geliefert. On the inputs of the adjustable time delay elements 29, 31 are Pulses from the output of the OR gate 25 at the frequency of the speed sensor 23 delivered.

Die Impulse steuern, indem sie im Glied 29, 31 verzögert werden, die UND-Glieder 30, 32, über die die logischen Schaltblöcke 21 die Verstärker 8 ur Zündung der Thyristoren der Leistungsschaltblöcke 6 (Fig. 6) steuern. Hierbei wird die Zündung der Thyristoren um eine bestimmte Zeit verzögert, was es gestattet, die effektive Spannung im Anker- und Erregerstromkreis durch die regelbaren Zeitverzögerungsglieder 29, 31 zu regeln, d.h. die Laufgeschwindigkeit V des Kammläufers 5 (Fig. 1) zu steuern sowie die Starrheit der mechanischen Kennlinie des Elektroantriebs durch Änderung der Dauer des Steuerimpulse Im Vergleich zu einer Bezugsverzögerung bei Änderung der mechanischen Belastung des Elektromotors wesentlich zu steigern. Control the impulses by delaying them in link 29, 31, the AND gates 30, 32, via which the logic switching blocks 21, the amplifiers 8 Control the triggering of the thyristors of the power switching blocks 6 (Fig. 6). Here will the Ignition of the thyristors delayed by a certain time, which allows the effective voltage in the armature and excitation circuit through the adjustable time delay elements 29, 31 to regulate, i.e. the running speed V of the comb runner 5 (Fig. 1) to control and the rigidity of the mechanical characteristic of the electric drive by changing the duration of the control pulse compared to a Reference delay when the mechanical load on the electric motor changes significantly to increase.

Der vorliegende lineare Gleichstromantrieb besitzt eine hohe, durch die schaltungstechnische Lösung des Leistungsschaltblocks bedingte Schnellwirkung, was eine Erweiterung des Regelbereiches für die Geschwindigkeit einer lilinearen Verschiebung nach sich zieht. Der Elektroantrieb weist eine erhöhte Zuverlässigkeit auf Grund einer Vereinfachung der logischen Schaltung des Kommutators und der Ausnutzung des Frequenzgebers für die Laufgeschwindigkeit des Kammläufers und des Ankers auf. Das Vorhandensein von mindestens einem gesteuerten Verzögerungskreis in der logischen Schaltung des Kommutators erlaubt es, die Leistung des Elektromotors auf einen nur durch die Leistung der Schaltelemente (Thyristoren) beschränkten Grenzwert zu erhöhen, den Wirkungsgrad des Elektroantriebs zu vergrößern und die Starrheit seiner mechanischen Kennlinie zu erhöhen. Alle genannten Vorteile gestatten es, die betriebstechnischen Daten des Elektroantriebs erheblich zu verbessern sowie die Funktions:nöglichkeiten des vorliegenden Elektroantriebs beträchtlich zu erweitrn. The present linear DC drive has a high, through the circuit-related solution of the power switching block required rapid action, which is an extension of the control range for the speed of a lilinear Shift. The electric drive has an increased reliability due to a simplification of the logic circuit of the commutator and the utilization of the frequency generator for the running speed of the comb runner and the armature. The presence of at least one controlled delay circuit in the logic Switching the commutator allows the power of the electric motor to be reduced to one only to increase the limit value limited by the power of the switching elements (thyristors), to increase the efficiency of the electric drive and the rigidity of its mechanical Increase the characteristic. All the advantages mentioned allow the operational Significantly improve the data of the electric drive as well as the functional options of the present electric drive to expand considerably.

Kurz umrissen enthält der lineare Elektroantrieb gemäß der Erfindung einen linearen Elektromotor und einen durch elektrische Signale einer crenenseitigen Anordnung des Kammläufers und des Ankers des Elektromotors gesteuerten Kommutator mit m Leistungsschaltblöcken (6) und mit einer logischen Schaltung 7 mit n Steuerkanälen, deren Anzahl proportional der Anzahl der Leistungsschaltblöcke (6) ist. Jeder Leistungsschaltblock 6 enthält ein erstes Paar von die Stromrichtung in einem Wicklung steil der Wicklung des Elektromotors bestimmenden Schalt elementen, zwei Paare von gegen die Pole des Kammläufers stehende Wicklung steile an eine Speisequelle des Ankerstromkreises und zwischen den Polen befindliche Wicklungsteile an eine Speisequelle des Erregerstromkreises anschließenden Schaltelementen. Darüber hinaus gibt es im Leistungsschaltblock 6 ein viertes Paar von mit den gleichnamigen klemmen an eine gemeinsame Speiseschiene des Anker- und des-Erregerstromkreises angeschlossenen und mit den anderen gleichnamigen Klemmen über einen Kondensator gekoppelten Schaltelementen. Zwischen einem gemeinsamen Verbindungspunkt des Kondensators mit einem der Schaltelemente und einer autonomen Speisequelle liegt ein Widerstand, während ein gemeinsamer Verbindungspunkt des Kondensators mit einem anderen Schaltelement an einen geaeinsamen Verbindungspunkt des Paares der die Stromrichtung im Wicklungsteil bestimmenden Schaltelenente angeschlossen ist. Jeder der n Steuerkanäle der logischen Schaltung 7 enthält einen logischen Schaltblock 21., dessen Eingang an einen entsprechenden Ausgang einer sämtlichen Steuerkanälen gemeinsamen Steuereinheit 9 angeschlossen ist, dessen einer Ausgang elektrisch mit dem Eingang eines an die steuernden Klemmen der ersten drei Paare der Schaltelemente des entsprechenden Leistungsschaltblocks 6 angeschlossenen Verstärkers 8 gekoppelt ist und dessen autrer Ausgang elektrisch mit den Eingängen zweier je an die steuende Klemme eines SchaltelementeS des vierten Paares dieses Leistungsschaltblocks 6. angeschlossener Verstärker 20 gekoppelt ist. In brief, the linear electric drive according to the invention includes a linear electric motor and one by electric signals from a crenelite Arrangement of the comb rotor and the armature of the electric motor controlled commutator with m power switching blocks (6) and with a logic circuit 7 with n control channels, the number of which is proportional to the number of power switching blocks (6). Each power switch block 6 contains a first pair of the current direction in a winding steeply of the winding of the electric motor determining switching elements, two pairs of against the poles of the Kammlaufers standing winding steeply to a supply source of the armature circuit and winding parts located between the poles to a supply source of the excitation circuit subsequent switching elements. In addition, there are 6 in the power switching block a fourth pair of clamps with the same name on a common supply rail of the armature and the excitation circuit and have the same name as the others Clamping via a capacitor coupled switching elements. Between a common Connection point of the capacitor with one of the switching elements and an autonomous one Supply source is a resistor, while a common connection point of the Capacitor with another switching element to a common connection point of the pair that determine the direction of the current in the winding part Shell element connected. Each of the n control channels of the logic circuit 7 contains one logic switching block 21. whose input is connected to a corresponding output of a all control channels common control unit 9 is connected, one of which Electrical output with the input of one to the controlling terminals of the first three Pairs of the switching elements of the corresponding power switching block 6 connected Amplifier 8 is coupled and its autrer output is electrically connected to the inputs two each to the controlling terminal of a switching element of the fourth pair of this Power switching block 6 connected amplifier 20 is coupled.

Der lineare Gleichstromantrleb kann als Antrieb für verschiedene Fertigungseinrichtung, darunter für eine chemische, sowie im Eisenbahnwesen ausgewertet werden. The linear DC drive can be used as a drive for various Manufacturing facility, including for a chemical, as well as evaluated in the railway sector will.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims (3)

Linearer Gleichstrommotor P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Linearer Gleichstromantrieb, der einen linearen Gleichstrommotor mit einer in den Ankernuten liegenden und zu m gleichen Wicklungsteilen mit mindestens einer Mittelanzapfung zusammengeschalteten Wicklung und mit einem in Laufrichtung einen polumschaltbaren Magnetleiter darstellenden Kammläufer und einen durch elektrische Signale einer gegenseitigen Anordnung des KammIäufers und des Ankers gesteuerten Kommutat;or mit m Leistungsschaltblöcken enthält, von denen jeder ein Paar die Stromrichtung in einem Wicklungsteil bestimmender Schaltelemente, dio mit den gleichnamigen Klemmen zu einem gemeinsamen Punkt geschaltet und mit den anderen Klemmen an die Klemmen des jeweiligen Wicklungsteiles angeschlossen sind, und mindestens ein Paar von Schalt elementen aufweist, die die gegen die Pole liegenden Wicklungsteile an eine Speisequelle des Ankerstromkreises und die zwischen den Polen liegenden Wicklungsteile an eine Speisequelle des Erregerstromkreises anschließen, mit den gleichnemigen Klemmen zu einem an eine jeweilige Klemme eines Wicklungsteiles angeschlossenen gemeinsamen Punkt zusammengeschaltet und mit den deren I;:le:amen an die gleichnamigen Pole der Speisequellen des Anker-und das Erregerstromkreises angeschlossen sind, deren umgekehrte Pole zu einer gemeinsamen Schiene vereinigt sind, und mit einer logischen Schaltung mit n Steuerkanälen' deren Anzahl proportional der Anzahl der Beistungsschaltblöcke ist, von denen jeder einen Verstärker enthält, dessen Eingang elektrisch mit einem jeweiligen Ausgang einer sämtlichen Steuerkanälen gemeinsamen Steuereinheit verbunden und dessen Ausgang an die steuernden Klemmen der Schaltelemente des jeweiligen Leistungsschaltblocks angeschlossen ist, d a d u r c h g e k e n-n z e i c h n e t , daß jeder der m Leistungsschaltblöcke (6) ein -zusätzliches Paar von Schaltelementen, deren gleichnamige Klemmen an die gemeinsame Speiseschiene des Anker- und des Erregerstromkreises angeschlossen sind, einen die anderen gleichnamigen Klemmen der Schaltelemente des zusätzlichen Paares verbindenden Kondensator (19) und einen zwischen einem gemeinsamen Verbindungspunkt des Kondensators (19) mit einem der Schaltelemente des zusätzlichen Paares und einer autonomen Speisequelle liegenden Widerst,md (18) aufweist, wobei ein gemeinsamer Verbindungspunkt des anderen Schaltelementes des zusätzlichen Paares mit dem Kondensator (19) an den gemeinsamen Verbindungspunkt der Klemmen des Paares der die Stromrichtung im Wicklungsteil bestimmenden Schaltelemente anÒeschlo.ssen ist und jedem der n Steuerkanäle der logischen Schaltung (7) einen logischen Schaltblock (21) aufweist, dessen Eingang an einen jeweiligen Ausgang der Steuereinheit (9) angeschlossen und dessen einer Ausgang elektrisch mit dem Lingang des Verstärkers (8) verbunden ist, und Zusatzverstärker (20) nach der Zahl der zusätzlichen Schaltelemente enthält, die mit dem Eingang an den anderen Ausgang des jeweiligen logischen Schaltblocks (21) und mit dem-Ausgang an die steuernden Klemmen der Schaltelemente des zusätzlichen Paares angeschlossen sind. Linear DC motor P a t e n t a n t a n s p r ü c h e 1. Linear DC drive, which is a linear DC motor with one in the armature slots lying and equal winding parts with at least one center tap interconnected winding and with a pole-changing one in the running direction Magnetic conductors representing a comb runner and one by electrical signals mutual arrangement of the rotor and the armature controlled commutate; or with m power blocks, each of which has a pair of the current direction in a winding part determining switching elements, dio with the terminals of the same name connected to a common point and with the other terminals to the terminals of the respective winding part are connected, and at least one pair of switching having elements, the winding parts lying against the poles to a supply source of the armature circuit and the winding parts lying between the poles to one Connect the supply source of the excitation circuit with the terminals of the same name to a common connected to a respective terminal of a winding part Point interconnected and with the I;: le: amen to the poles of the same name the supply sources of the armature and the excitation circuit are connected, their inverted poles are combined into a common rail, and with a logic circuit with n control channels' whose number is proportional to the Is the number of auxiliary circuit blocks, each of which contains an amplifier, its input electrical with a respective output of all control channels common control unit and its output to the controlling terminals the switching elements of the respective power switching block is connected, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that each of the m power switching blocks (6) an additional pair of switching elements, whose terminals of the same name are connected to the common Feed rail of the armature and the excitation circuit are connected, one the other terminals of the same name connecting the switching elements of the additional pair Capacitor (19) and one between a common connection point of the capacitor (19) with one of the switching elements of the additional pair and an autonomous supply source lying resistance, md (18) having a common connection point of the other Switching element of the additional pair with the capacitor (19) to the common Connection point of the terminals of the pair that determine the direction of the current in the winding part Switching elements is connected and each of the n control channels of the logic circuit (7) has a logic switching block (21), the input of which is connected to a respective Output of the control unit (9) connected and its one output electrical connected to the input of the amplifier (8), and additional amplifier (20) according to the number of additional switching elements that are connected to the input to the other output of the respective logic switching block (21) and with the output the controlling terminals of the switching elements of the additional pair are connected are. 2. Gleichstromantrieb nach Anspruch 1, in dem die logische Schaltung des Kommutators elektrisch mit einem Impulsgenerator verbunden ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Steuereinheit (9) auf der Basis eines n-stelligen Impulsverteilers ausgeführt ist und ein Frequenzgeber (23) für die Laufgeschwindigkeit des Kammläufers (5) des linearen Elektromotors bezüglich des Ankers (3) vorgesehen ist, der elektrisch mit dem Eingang des Impulsverteilers (22) gekoppelt ist, wobei der Impulsgenerator (24) elektrisch mit dem gleichen eingang des Impulsverteilers (22) verbunden ist. 2. DC drive according to claim 1, in which the logic circuit of the commutator is electrically connected to a pulse generator, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t that the control unit (9) on the basis of an n-digit Pulse distributor is executed and a frequency generator (23) for the running speed of the comb rotor (5) of the linear electric motor with respect to the armature (3) is provided is electrically coupled to the input of the pulse distributor (22), wherein the pulse generator (24) electrically with the same input of the pulse distributor (22) is connected. 3. Gleichstromantrieb nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c'h n e t , daß die logische Schaltung (7) des Kommutators (2) zusätzlich mindestens einen Versögerungskreis, der aus einem regelbaren Zeitverzögerungselement (29, 31) besteht, dessen Eingang an einen jeweili gen Ausgang der Steuereinheit (9) angeschlossen ist, und n UND-Glieder (30, 32) enthält, deren eine Eingänge miteinander verbunden und an den Ausgang des regelbaren Zeitverzögerungselementes (29, 31), deren andere Eingänge je an den Ausgang eines jeweiligen logischen Schaltblocks (21) und deren Ausgänge je an den eingang eines jeweiligen Grundverstärkers (8) angeschlossen sind. 3. DC drive according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e k E n n z e i c'h n e t that the logic circuit (7) of the commutator (2) in addition at least one delay circuit consisting of a controllable time delay element (29, 31), the input of which is connected to a respective output of the control unit (9) is connected, and contains n AND gates (30, 32), one of which has inputs to each other connected and to the output of the adjustable time delay element (29, 31), their other inputs each to the output of a respective logic switching block (21) and their outputs each to the input of the respective basic amplifier (8) are connected.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0421529A1 (en) * 1989-10-05 1991-04-10 Koninklijke Philips Electronics N.V. Linear motor and positioning device comprising at least one linear motor

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US3771462A (en) * 1967-01-25 1973-11-13 M Barthalon Electromagnetic motion imparting means and transporter system embodying the same

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