DE3327224A1 - Elektromotor, insbesondere zum antrieb eines schwungrads - Google Patents

Elektromotor, insbesondere zum antrieb eines schwungrads

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DE3327224A1
DE3327224A1 DE19833327224 DE3327224A DE3327224A1 DE 3327224 A1 DE3327224 A1 DE 3327224A1 DE 19833327224 DE19833327224 DE 19833327224 DE 3327224 A DE3327224 A DE 3327224A DE 3327224 A1 DE3327224 A1 DE 3327224A1
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Germany
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electric motor
torque
flywheel
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DE19833327224
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English (en)
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Wolfgang Dipl.-Ing. Kupferschmitt (FH), 6830 Schwetzingen
Gerd 6900 Heidelberg Ruff
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Rockwell Collins Deutschland GmbH
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Teldix GmbH
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/06Arrangements for speed regulation of a single motor wherein the motor speed is measured and compared with a given physical value so as to adjust the motor speed
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/28Controlling the motor by varying the switching frequency of switches connected to a DC supply and the motor phases

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Description

  • Elektromotor, insbesondere zum Antrieb
  • eines Schwungrads Die Erfindung betrifft einen Elektromotor, insbesondere zum Antrieb eines Schwungrads, enthaltend statorsei ti g wenigstens zwei Motorspulen, die auf einen ferromagnetischen Rotor einwirken und eine Ansteuerschaltung.
  • Es ist aus der DE-PS 1 960 837 bekannt, einen fremderregten Gleichstrommotor zum Antrieb eines Schwungrads, insbesondere eines Stabilisierungsschwungrades für einen Satelliten, vorzusehen. Es wird ein Momentenverlauf vorgegeben, welcher bei der Nenndrehzahl einen Sprung von einem positiven in ein negatives Reaktionsmoment ausführt.
  • Mittels einer Stromkonstanthaltung beim Motorhochlauf wird versucht ein konstantes positives Moment bis zur Nenndrehzahl zu bilden. Bei Erreichen der Nenndrehzahl wird durch entsprechende Dimensionierung des Motors die lineare Abhängigkeit des Ankerstroms von der Drehzahl sehr steil; damit erhält man angenähert den gewünschten Momentenverlauf. Der Motor ist dabei speziell auf das entsprechende Reaktionsmoment abgestimmt. Eine Änderung des Momentenverlaufs ist nur durch entsprechende Anderung des Motoraufbaus möglich.
  • Aufgabe der Erfindung is-t es daher, einen Motor mit einer Ansteuerschaltung zu schaffen, der an beliebige Reaktionsmomente angepaßt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß Rechenmittel vorgesehen sind, die aus dem benötigten Motormoment bzw. Momentverlauf den Motorstrom und/oder die Ansteuertaktfrequenz ermitteln und der Ansteuerschaltung zuführen.
  • In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung erfolgt die Motorstromregelung über einen Pulsweitenmodulator, wobei die den Motorstrom schaltenden Elemente mit dem Ausgangssignal des Pulsweitenmodulators gesteuert werden.
  • Es hat sich als günstig erwiesen, die Motordrehzahl nicht mittels eines speziellen Drehzahl sensors, sondern über die induzierte Spannung in einer Motorspule abzugreifen.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert.
  • Es zeigen Fig. 1 einen Schaltungsaufbau für einen geregelten Gleichstrommotor Fig. 2 einen Schaltungsaufbau für einen geregelten Hysterese- oder Asynchronmotor Fig. 3 den Momentenverlauf für ein Reaktionsschwungrad Stabilisierungsschwungräder in Raumfahrzeugen haben in erster Linie die Aufgabe, dem Raumfahrzeug eine ausreichende Steifigkeit um die zur Rotationsachse senkrechten Achsen zu verleihen. Sie werden jedoch gleichzeitig auch dazu benutzt, kleine Reaktionsmomente um die Rotationsachse zu erzeugen. Hierzu wird die Drehzahl des Schwungrads in einem vorgegebenen Bereich (z.B. 10%) um die Nenndrehzahl erhöht und erniedrigt. Soll beispielsweise eine an einem Satelliten angebrachte Antenne immer zur Erde ausgerichtet sein, so wird mit Hilfe eines an dem Satelliten angebrachten Sensors festgestellt, wenn die gewünschte Ausrichtung nicht mehr eingehalten ist. Die vom Sensor dann gelieferte Spannung wird dazu benutzt, das vom Motor abgegebene Moment, das bei richtiger Ausrichtung gerade das Reibungsmoment aufhebt, zu erhöhen oder zu erniedrigen, wodurch eine Drehzahl änderung des Schwungrads zustande kommt. Durch die Änderung des vom Motor abgegebenen Moments kommt eine Drehung des Satelliten um die Rotationsachse zustande.
  • Ist die richtige Ausrichtung des Satelliten wieder erreicht, so ist die Au.sgangsspannung des Sensors wieder Null und damit wird auch das vom Motor abgegebene Moment wieder so bemessen, daß er gerade wieder das Reibungsmoment kompensiert. Es ist ersichtlich, daß entsprechend der Satellitenart unterschiedlich große Rückstell-Momente gefordert werden. Ferner sind die Reibungsmomente über längere Zeit nicht konstant, so daß eine Variation des von dem Motor abgegebenen Moments innerhalb einer bestimmten Zeit nötig erscheint.
  • Ein Schaltungsaufbau zur Erzeugung eines beliebigen Reaktionsmoments mittels eines Gleichstrommotors 1 ist in Fig. 1 dargestellt.
  • Der Gleichstrommotor ist in bekannter Weise als kollektorr oder Gleichstrommotor aufgebaut und enthält bei -spielsweise als 3-phasiger Motor drei Kommutierungssensoren, deren Signale über die Kommutierungssignalleitungen 2 der Ansteuerschaltung 3 zugeführt werden. Weiterhin wird die Drehzahl des Motors über Signal leitung 4 der Rechenschaltung 5, die beispielsweise durch einen Mikrocomputer gebildet wird, zugeführt. Der dem Motor i mittels der Ansteuerschaltung 3 zugeführte Spulenstrom J wird mittels einem Stromsensor 6 und eines Signalumformers 7 in ein entsprechendes Spannungssignal umgeformt und der Rechenschaltung 5 eingegeben. Soll nur ein bestimmtes Motormoment oder ein bestimmter Momentenverlauf erzeugt werden, so wird über den Eingang M5 der Rechenschaltung eine entsprechende Information eingegeben, welche darauf das Ist-Moment aufgrund der Strom- und Drehzahlmessung ermittelt und ein Steuersignal erzeugt, welches über die Steuersignalleitung 8 die Ansteuerschaltung beaufschlägt. Dieses Signal ist beispielsweise eine konstante Frequenz mit der die in der Ansteuerschaltung enthaltene Endstufe getaktet wird und deren Impulsweite entsprechend moduliert wird.
  • Die Rechenschaltung weist mehrere Ausgänge 9, 10, 11 auf, mit denen die Motordrehzahl und das Ist-Moment Mj oder der Motorstrom J einer Anzeigeneinheit zugeführt werden können.
  • In Fig. 2 ist ein Schaltungsaufbau dargestellt für einen Asynchron- bzw. Hysteresemotor. Von dem Motor sind hier lediglich die Spulen 12-15 dargestellt. Diese sind mit Freilaufdioden 16-19 überbrückt, wobei Spulen und Freilaufdioden an einem Ende mit der Versorgungsspannung Ub verbunden sind. Angesteuert werden die Motorspulen 12-15 mittels FET-Leistungstransistoren, die wiederum durch UND-Gatter 24-27 gesteuert werden. Erste Eingänge der UND-Gatter sind mit einem Festwertspeicher (PROM) 28 und die weiteren Eingänge gemeinsam mit dem Ausgang eines Pulsweitenmodulators verbunden. Der Festwertspeicher 28 erzeugt die Ansteuerimpulse für die Spulen 12-15 aus einer von einem Zähler 30 (Up/Down-Counter) gebildeten Frequenz. Der Zähler 30 erhält über einen Teiler eine Referenzfrequenz von einer Rechenschaltung 32 (beispielsweise ein Mikroprozessor) sowie ein Start-Stop und ein Drehrichtungsbefehl. Bei Ansteuerung eines Hysteresemotors wird die Drehzahl über einer Spule 12 als induzierte Spannung abgegriffen und über einen Komparator 33 und einen Zähler 34 der Rechenschaltung zugeführt. Die Sensierung des Spulenstroms, welchem das Motormoment entspricht, erfolgt durch eine Spannungsmessung an dem Meßwiderstand 35. Die Meßspannung wird über einen Verstärker 36 dem ersten Eingang des Pulsweitenmodulators 29 und über einen Analog-Digital-Wandler 37 der Rechenschaltung 32 zugeführt. Die Rechenschaltung erzeugt in Abhängigkeit von der geforderten Momentenkennlinie bzw. Momentenänderung ein Stellsignal, welches über den Digital -Anal og-Wandl er 38 dem zweiten Eingang des Pulsweitenmodulators 29 zugeführt wird. Dieser erzeugt eine beliebige Frequenz, deren Taktverhältnis entsprechend den Eingangssignalen variiert; d.h., zur Erhöhung des Motormoments ist das Stellsignal gegenüber dem von dem Verstärker 36 gelieferte Signal größer, der Pulsweitenmodulator 29 erzeugt analog dazu verbreiterte Impulse.
  • In Abhängigkeit von der Pulsweise werden die UND-Gatter 24-27 und damit auch die Leistungstransistoren 20-23 getaktet. Damit wird eine Stromregelung über die Kommutierungstransistoren realisiert. Die Motorwicklungen erfüllen gleichzeitig die Funktion von Drossel spulen.
  • Durch die mögliche Variation des Taktsignals, welches über den Teiler 31 dem Zähler 30 zugeführt wird und die Impulsweitenregelung läßt sich beispielsweise bei einem Asynchronmotor, anpaßbar an das erforderliche Moment, bei allen Betriebsbedingungen der optimale Arbeitspunkt einstellen. Hierbei ist über das Taktsignal der Schlupf und über die Impulsweitenregelung das Motormoment regelbar.
  • Selbstverständlich läßt sich mit dem dargestellten Schaltungsaufbau auch ein Gleichstrommotor ansteuern.
  • Der Hochlauf erfolgt dabei geregelt über eine veränderbare Ansteuerfrequenz, bei Erreichen der Soll drehzahl kann der Motor als Synchronmaschine betrieben werden.
  • Damit entfällt die Verwendung von Kommutierungssensoren und Signalaufbereitungselektronik. Es sei noch erwähnt, daß über die Signalleitung 38 ein Drehrichtungssignal sowie über die Signalleitung 39 ein Start!Stop-Signal dem Zähler 30 zugeführt werden kann.
  • In Fig. 3 ist ein Momentenkennliniendiagramm dargestellt.
  • Der Motor hat den mit MM1 gekennzeichneten Momentenverlauf. Das Moment M1 wird bei dem Schlupf S1 erzeugt, d.h., der Arbeitspunkt des Motors wird auf das maximale Moment eingestellt. Durch Variation des Motorstroms aufgrund der Änderung der Pulsweite läßt sich der Momentenverlauf parallel verschieben und beispielsweise den Momentenverlauf MM2 einstellen. Eine Erhöhung der Ansteuerfrequenz erhöht beispielsweise den Schlupf auf den Wert S2' Damit wird deutlich, daß ein Motor bestimmter Auslegung ohne konstruktive Änderungen universell einsetzbar ist.
  • Bezugszeichenliste 1 Gleichstrommotor 2 Kommutierungssignalleitungen 3 Ansteuerschaltung 4 Signalleitung Drehzahl 5 Rechenschaltung (pP) 6 Stromssensor 7 Signalumformer 8 Steuersignalleitung 9 Ausgang Signalleitung 10 Ausgang Mj 11 Ausgang J 12 Spule 13 Spule 14 Spule 15 Spule 16 Freilaufdiode 17 Freilaufdiode 18 Freilaufdiode 19 Freilaufdiode 20 FET-Leistungstransistor 21 FET-Leistungstransistor 22 FET-Leistungstransistor 23 FET-Leistungstransistor 24 UND-Gatter 25 UND-Gatter 26 UND-Gatter 27 UND-Gatter 28 Festwertspeicher (PROM) 29 Pulsweitenmodulator 30 Zähler 31 Teiler 32 Rechenschaltung 33 Komparator 34 Zähler 35 Meßwiderstand 36 Verstärker 37 Analog-Digital-Wandler 38 Signalleitung 39 Signalleitung

Claims (6)

  1. Patentansprüche 1. Elektromotor, insbesondere zum Antrieb eines Schwungrades, enthaltend statorseitig wenigstens zwei Motorspulen, die auf einen ferromagnetischen Rotor einwirken und eine Ansteuerschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß Rechenmittel vorgesehen sind, die aus dem benötigten Motormoment bzw. Momentenverlauf den Motorstrom und/oder die Ansteuertaktfrequenz ermitteln und der Ansteuerschaltung zuführen.
  2. 2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Rechenmitteln erzeugte Ansteuertaktfrequenz einem Vorwärts-Rückwärts-Zähler zugeführt wird, der entsprechend einem Steuersignal, die Frequenz einem Festwertspeicher zuführt, wobei der Festwertspeicher wenigstens zwei phasenverschobene Signale erzeugt, die in den Motorspulen über Kommutierungstransistoren Spulenströme erzeugen.
  3. 3. Elektromotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorspulen Freilaufdioden aufweisen.
  4. 4. Elektromotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Festwertspeicher gebildeten phasenverschobenen Signale auf erste Eingänge von UND-Gattern geschaltet sind und die zweiten Eingänge der UND-Gatter miteinander und mit dem Ausgang eines Pulsweitenmodulators verbunden sind, wobei dem Pulsweitenmodulator das Strom-Ist-Signal der Spulenströme und ein von den Rechenmitteln gebildetes Strom-Soll-Signal zugeführt wird.
  5. 5. Elektromotor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine beliebige Motorspule mit einem Komparator verbunden ist, welcher bei nichtbeaufschlagter Spule die von dem Rotor induzierte Spannung mißt und ein Drehzahl signal bildet.
  6. 6. Elektromotor nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch die Anwendung in einem Stabilisierungsschwungrad für ein Raumfahrzeug, dessen Lage durch das von dem Motor auf das Stabilisierungsschwungrad wirkende Moment veränderbar ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4322146A1 (de) * 1993-07-02 1995-01-19 Hueller Hille Gmbh Verwendung eines elektrischen Antriebes für Bearbeitungsspindeln und Vorschubachsen an Werkzeugmaschinen

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2121551A1 (de) * 1971-05-03 1972-11-23 Papst - Motoren Kg, 7742 St. Georgen Gegentakt-Wechselrichter zur Speisung eines Wechselstrommotors
DE2349770B1 (de) * 1973-10-03 1974-06-20 Siemens Ag Anordnung zur getakteten Stromregelung eines kollektorlosen Gleichstrommotors mit in Stern geschalteter Staenderwicklung

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2121551A1 (de) * 1971-05-03 1972-11-23 Papst - Motoren Kg, 7742 St. Georgen Gegentakt-Wechselrichter zur Speisung eines Wechselstrommotors
DE2349770B1 (de) * 1973-10-03 1974-06-20 Siemens Ag Anordnung zur getakteten Stromregelung eines kollektorlosen Gleichstrommotors mit in Stern geschalteter Staenderwicklung

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DE-Z: Elektr. Ausrüstung 1972, Nr.1, S.22 *
DE-Z: Elektronik 1976, H.9, S.61-64 *
DE-Z: ETZ-A Bd.86, 1965, H.1, S.20-23 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4322146A1 (de) * 1993-07-02 1995-01-19 Hueller Hille Gmbh Verwendung eines elektrischen Antriebes für Bearbeitungsspindeln und Vorschubachsen an Werkzeugmaschinen

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