DE2953307A1 - Steueranordnung fuer die statorwicklungen eines wechselstrom-servomotors fuer hochdynamische antriebe - Google Patents

Steueranordnung fuer die statorwicklungen eines wechselstrom-servomotors fuer hochdynamische antriebe

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Description

Steueranordnung für die Statorwicklungen eines Wechselstrom-Servomotors für hochdynamische Antriebe
Ausscheidung aus Pat.-Anra. P 29 03 295.9-32
Die Erfindung bezieht sich auf eine Steueranordnung für die Statorwicklungen eines Wechselstrom-Servomotors für hochdynamische Antriebe.
Hochdynamische Servomotore werden auf vielen Gebieten der Automatisierungstechnik und bei elektronischen Schreibund Druckwerken sowie magnetischen Speichersystemen benötigt.
Es ist bereits bekannt, für hochdynaraische Antriebe Gleichstrom-Scheibenläufermotore zu verwenden, bei denen im Luftspalt einer Permanentmagnet-Anordnung eine nach Art der gedruckten Schaltungen ausgebildete, mit Leiterzügen versehene Scheibe rotiert, wobei die Leiterzüge die Ankerwicklung bilden. Zur Erzeugung des Permanentmagnetfeldes sind zu beiden Seiten der Scheibe bis zu etwa 20 Permanentmagnete erforderlich. Der auf der Scheibe angeordneten Wicklung wird über Bürsten und einen Kommutator ein Gleichstrom zugeführt; das Bursten-Kommutatorsystem unterliegt durch Reibung und Funkenbildung einer Abnutzung (Zeitschrift "Engineering··, März 1975, S. 199-202)
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Es sind auch Gleichstrom-Servomotoren bekannt, bei denen ebenfalls ein eisenloser Läufer verwendet wird, der in Form einer selbsttragenden glockenförmigen Wicklung mit spezieller Wickelart ausgebildet ist, der im Luftspalt zwischen einem Permanentmagneten und dem als magnetischer Rückschluß wirkenden Motorgehäuse rotiert. Zur Gleichstromzuführung für die Wicklung sind ebenfalls im Werkstoff und konstruktiv ein speziell ausgebildeter Kommutator und Bürsten erforderlich. Um den auftretenden Fliehkräften zu widerstehen, muß die aus dünnem Kupferdraht bestehende Wicklung einem Verfestigungsprozeß unterworfen werden. Wegen des Wechselflusses in der Wicklung kann ein metallischer Träger (Wirbelstromverluste) nicht verwendet werden (Druckschrift "escap", Gleichstrom-Servomotoren, Jan. 1977)· Beim Einsatz derartiger Gleichstrom-Servomotoren für Positionierungsaufgaben benötigen diese stets einen Lageregelkreis.
Es ist auch bereits ein Wechselstrom-Servomotor für hochdynamische Antriebe vorgeschlagen, welcher aus einem Stator mit mehrsträngiger Wicklung und aus einem im oder um den Stator rotierendes, von der Motorwelle getragenes becherförmiges Element (Rotor) besteht, welches auf seinem Umfang parallel zur Längsrichtung der Motorwelle streifenförmige permanentmagnetische, abwechselnd entgegengesetzt
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magnetisierte Zonen aufweist und ferner aus einem feststehenden, in das becherförmige Element ragenden oder dieses umgebenden ferromagnetischen, den magnetischen Rückschluß bildenden Element (Anmeldung P 29 03 295.9-32). Dieser Motor hat keinen Kommutator und wegen des kleinen Trägheitsmomentes des Rotors weist er gute dynamische Eigenschaften auf; ferner besteht die Möglichkeit, ihn als Synchron- oder Schrittmotor zu betreiben und er kann als Positionierungsantrieb ohne und mit Stellungsrückmelder verwendet werden.
Bei als Schrittmotore betriebenen Wechselstrom-Servomotoren werden bestimmte Gruppen der mehrsträngigen Statorwicklung ein- und ausgeschaltet, so daß das erzeugte Drehfeld springt und somit Schrittmotorverhalten entsteht. Entsprechend der Polzahl der Statorwicklung macht der Motor entsprechende Schritte.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, weitere Zwischen- echritte zu erzeugen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebene Merkmal gelöst.
Eine zweckmäßige Weiterbildung ist dem Unteranspruch zu entnehmen.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine elektronische Schaltung zur Steuerung eines Wechselstrom-Servomotors.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist vom Motor lediglich ein einzelner Wicklungsstrang 1 dargestellt. Angenommen ist, daß die Stränge nur in einer Richtung durchflutet werden, so daß parallel zum Wicklungsstrang 1 eine Freilaufdiode 2 angeordnet ist; zwecks besserer Wicklungsausnutzung kann auch eine Brückenschaltung verwendet werden, so daß die Wicklungsstränge in beiden Richtungen durchflutet werden.
Der Strangstrom wird mittels eines Widerstandes 3 (Shunt) in eine Spannung umgesetzt, die einem Eingang eines rückgekoppelten Operationsverstärkers k mit monostabilem Kippverhalten zugeführt ist, der einen Leistungs-Transistor 5 steuert. Der Emitter des Transistors 5 ist mit dem Pluspol einer Speisequelle 6 und der Kollektor mit dem Wicklungsstrang 1 verbunden, während der Widerstand 3 mit dem Minuspol der Speisequelle 6 verbunden ist. Die Elemente 1 bis 6 bilden einen Stromregler.
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An den anderen Eingang des Operationsverstärkers k ist eine Spannung angelegt, durch welche die Stromamplitude vorgegeben wird. Diese Spannung wird von einem Digital-Analog-Umsetzer 7 erzeugt, auf welchen ein durch ein jeweiliges Adressensignal 8 aufgerufener Zahlenwert eines Speichers 9 übertragen wird. Die Umsetzungsfunktion des Adressensignals in einen Stromwert kann im Rahmen der
Kapazität des Speichers 9 und des Digital-Analog-Umsetzers 7 für jedes Adressensignal beliebig gewählt werden.
Es erfolgt also eine Dosierung der Erregerströme (Stufenströme) des Motors, so daß dieser eine Vielzahl von
Zwischenschritten macht.
Die Adressensignale 8 können beispielsweise aus einem
digitalen Geschwindigkeits- und/oder Lageregelkreis gebildet sein, wobei die Position der Motorwelle durch einen inkrementalen Winkelgeber erfaßt wird.
Die Steuereinrichtung ist für jeden Strang des Servomotors vorgesehen.
Eine Verringerung des Aufwandes ist möglich, indem eine gemeinsame Spannungsquelle 6 verwendet wird und der Speicher 9 und Digital-Analog-Umsetzer in Multiplex-Technik arbeiten.
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Die Belegung des Speichers 7 kann derart gewählt werden, daß aus dem gegebenen Verlauf des Adressensignals 8 ein Drehfeld im Motor erzeugt wird, dessen Feldvektor sich entsprechend der Auflösung des Digital-Analog-Umsetzers in feine Stufen in äquidistanten Schritten dreht und dabei den Rotor des Motors mitnimmt. Durch Feldverteilung bedingte Nichtlinearitäten des Motors können hierbei über die Speicherbelegung kompensiert werden.
Es ergibt sich somit ein elektromotorisches Positionierungssystem hoher Dynamik, dessen Auflösung einem hochpoligen Schrittmotor entspricht, wobei die Nachteile des Schrittmotors, die Gefahr von Schrittverlusten durch Überschwingen, stoßartige Drehbewegung, niedrige Schrittfrequenz, vermieden sind.
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Leerseite

Claims (2)

Ausscheidung aus Pat.-Anm. P 29 03 295.9-32 Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH D-6000 Frankfurt 70, Theodor-Stern-Kai 1 P 29 53 307.1 F 8O/19 Pat ent ansprüche
1. Steueranordnung für die Statorwicklungen eines Wechselstrom-Servomotors für hochdynamische Antriebe, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Strang ( 1 ) der Statorwicklung ein elektronischer Stromregler vorgesehen ist, der für den Strang aus Adressensignalen (20) abgeleitete Stromstufen bildet.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Adressensignale (20) einem mit digitalen Stromstufen belegten Speicher (19) zugeführt sind, dessen digitale Wörter (Zahlenwerte) an einen Digital-Analog-Umsetzer (18) gelangen, dessen analoge Ausgangsspannung den Stroraregler steuert.
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ORIGINAL INSPECT!»
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