EA031347B1

EA031347B1 - Приводная система

Info

Publication number: EA031347B1
Application number: EA201690907A
Authority: EA
Inventors: Йозеф Шмидт; Михаэль Гайсслер; Майя Слискович; Дитер Гросс; Юрген Бекле
Original assignee: Сев-Евродрайф Гмбх Унд Ко. Кг
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2014-10-20
Publication date: 2018-12-28
Also published as: CN113437923A; DE102013018271B4; CA2927065C; EA201690907A1; DE102013018271A1; CN105706352A; EP3063867B1; EP3063867A2; CA2927065A1; AU2014344218B2; WO2015062708A2; AU2014344218A1; US10658952B2; US20160254764A1; BR112016006023A2; BR112016006023B1; WO2015062708A3

Abstract

Приводная система, включающая в себя вентильный преобразователь и запитанный через питающие линии из вентильного преобразователя двигатель, причем на двигателе расположен приводимый в действие электромагнитно тормоз, причем тормоз может питаться и таким образом управляться преобразователем AC/DC (переменного напряжения в постоянное), который запитан через линии из преобразователя DC/AC (постоянного напряжения в переменное), который запитывается и/или управляется сигнальной электроникой вентильного преобразователя.

Description

Изобретение относится к приводной системе.

В общем и целом известно, что приводная система включает в себя запитанный от вентильного преобразователя электродвигатель.

Поэтому в основе изобретения лежит задача по усовершенствованию устройства и способа, причем должна иметься возможность обеспечивать надежное и бесперебойное питание тормоза.

Согласно изобретению задача для приводной системы решается с помощью указанных в пункте 1 формулы изобретения признаков.

Существенными признаками изобретения для приводной системы является то, что она включает в себя вентильный преобразователь и запитанный через питающие линии из вентильного преобразователя двигатель, причем на двигателе расположен приводимый в действие электромагнитно тормоз, причем тормоз может питаться и таким образом управляться преобразователем переменного напряжения в постоянное (преобразователем AC/DC), который запитан через линии из преобразователя постоянного напряжения в переменное (преобразователем DC/AC), который запитывается и/или управляется сигнальной электроникой вентильного преобразователя.

Преимуществом при этом является то, что управление тормозом может в значительной степени осуществляться независимо от напряжения сети. Так как при помощи преобразователя DC/AC даже при колебаниях напряжения со стороны сети может создаваться переменное напряжение, которое может использоваться для управления тормозом. Предпочтительно в качестве переменного напряжения используется низкое напряжение с частотой между 10 и 1000 кГц.

В предпочтительном варианте осуществления линии и питающие линии расположены в одном общем кабеле, причем, в частности, линии скручены друг с другом.

В предпочтительном варианте осуществления сигнальная электроника вентильного преобразователя включает в себя средство привязки данных, при помощи которого сигналы могут модулироваться на линии или демодулироваться, причем преобразователь AC/DC имеет средство привязки данных, при помощи которого сигналы могут модулироваться на линии или демодулироваться, причем средство привязки данных преобразователя AC/DC соединено с сигнальной электроникой, которая расположена с интеграцией в двигателе, в частности интегрирована в клеммной коробке двигателя. Преимуществом при этом является то, что при помощи линий может осуществляться не только питание тормоза, но и передача данных управления тормозом.

В предпочтительном варианте осуществления с интегрированной в двигателе сигнальной электроникой соединен датчик STO (safe torque off - безопасного отключения крутящего момента), причем датчик STO контролирует изменения напряжения, приложенного со стороны двигателя по меньшей мере к двум из трех или к трем питающим линиям, так что при разрыве линии и/или ошибке в вентильном преобразователе может вызываться срабатывание тормоза. Преимуществом при этом является то, что при исчезновении созданного вентильным преобразователем вращающегося поля датчик STO обнаружит это исчезновение, и тормоз управляется таким образом, что он срабатывает.

В предпочтительном варианте осуществления с расположенной с интеграцией в двигателе сигнальной электроникой расположен датчик угла ротора и/или сенсорное устройство, включающее в себя, в частности, датчик температуры, датчик механического шума и/или датчик крутящего момента. Преимуществом при этом является то, что обработка сигналов датчиков может производиться сигнальной электроникой, которая может выполняться с интеграцией в двигателе. При этом при помощи этой сигнальной электроники тормоз может управляться в зависимости от сигналов датчиков. В усовершенствовании даже сигналы датчиков могут передаваться дальше к вентильному преобразователю.

Дальнейшие преимущества проистекают из зависимых пунктов формулы изобретения. Изобретение не ограничено комбинацией признаков пунктов формулы изобретения. Для специалиста возникают дальнейшие целесообразные возможности комбинирования пунктов формулы изобретения и/или отдельных признаков пунктов формулы изобретения и/или признаков описания и/или чертежа, в частности из постановки задачи и/или из задачи, ставящейся посредством сравнения с уровнем техники.

Изобретение разъясняется более подробно при помощи чертежей, на которых показано:

фиг. 1 - схематично первая соответствующая изобретению приводная система, которая имеет электродвигатель 3 без системы регистрации угла;

фиг. 2 - схематично вторая соответствующая изобретению приводная система, причем в отличие от фиг. 1 датчик 5 угла ротора расположен на электродвигателе 3; и фиг. 3 - схематично третья соответствующая изобретению приводная система, причем в отличие от фиг. 2 предусмотрен датчик STO.

Как показано на фиг. 1, электродвигатель 3 запитывается через включающий в себя питающие линии кабель 2 из вентильного преобразователя 1, в частности из частотного преобразователя со стабилизатором напряжения.

Питающие линии выполнены в виде трехфазных линий, так что вентильный преобразователь 1 на выходе предоставляет в распоряжение трехфазное напряжение, которое запитывает двигатель 3.

Вентильный преобразователь запитан из фаз (L1, L2, L3) сети, причем напряжение сети выпрямляется, и от произведенного таким образом однополярного напряжения запитывается инвертор. Инвертор

- 1 031347 имеет три полумоста из управляемых широтно-импульсной модуляцией силовых полупроводниковых реле для формирования выходной, питающей двигатель системы трехфазного напряжения.

На двигателе 3 расположен приводимый в действие электромагнитно тормоз 4, при помощи которого может тормозиться вал ротора двигателя 3. Для этого тормоз 4 имеет секцию обмотки, при подаче напряжения на которую диск якоря притягивается по направлению к секции обмотки против созданного пружинным элементом пружинящего усилия, и таким образом тормоз разблокирован.

При отсутствии напряжения на секции обмотки диск якоря прижимается пружинным элементом к перемещаемой в осевом направлении, соединенной с валом ротора без возможности поворота тормозной колодке, которая прижимается к рабочей поверхности тормоза.

Секция обмотки тормоза 4 запитывается при подаче напряжения от выхода постоянного напряжения преобразователя 9 AC/DC, в частности выпрямителя, чье входное переменное напряжение предоставляется в распоряжение через линии 8, в частности скрученные линии, из преобразователя 7 DC/AC.

Этот преобразователь 7 DC/AC предпочтительно выполнен с интеграцией в вентильном преобразователе 1, т.е. расположен в корпусе вентильного преобразователя и запитывается от произведенного вентильным преобразователем постоянного напряжения.

Преобразователь 7 DC/AC выполнен в виде управляемого вентильным преобразователем 1 блока питания, так что тормоз 4 может управляться блоком питания. В зависимости от таким образом имеющегося или не имеющегося переменного напряжения на выходе преобразователя 7 DC/AC тормоз разблокирован или срабатывает.

Предпочтительно линии 8 интегрируется в кабеле 2. При этом линии 8 выполнены в виде линий низкого напряжения, а питающие линии в виде линий среднего напряжения.

Как показано в примере осуществления согласно фиг. 2, на двигателе 3 дополнительно расположен датчик 5 угла ротора, при помощи которого может регистрироваться угловое положение вала ротора двигателя 3. Кроме того, на двигателе расположено дальнейшее сенсорное устройство б, включающее в себя, в частности, датчик температуры, датчик механического шума и/или датчик крутящего момента, так что могут также регистрироваться значения соответствующих, одной или нескольких физических величин. Дальнейшее сенсорное устройство 6 и датчик 5 угла ротора соединены с сигнальной электроникой 11, которая запитана от преобразователя 9 AC/DC. Сигнальная электроника 11 передает данные через линии 8, благодаря тому, что данные емкостно привязываются к линиям 8 в преобразователе AC/DC, так что таким образом в преобразователе AC/DC расположено с интеграцией соответствующее средство привязки. Со стороны вентильного преобразователя данные отвязываются при помощи средства 10 привязки данных и проводятся через коммуникационный интерфейс СОМ.

Сигнал управления тормозом, будучи также привязан средством 10 привязки данных к линиям 8, передается к преобразователю 9 AC/DC, который в зависимости от сигнала управления тормозом предоставляет в распоряжение питающее напряжение для секции обмотки тормоза 4.

Данные, переданные через коммуникационный интерфейс СОМ к вентильному преобразователю 1, учитываются и/или обрабатываются далее сигнальной электроникой вентильного преобразователя 1.

Как показано в примере осуществления согласно фиг. 3, дополнительно имеется датчик 13 STO, который контролирует трехфазное напряжение, приложенное к питающим линиям кабеля 2. При этом контролируются либо, как показано на фиг. 3, лишь два из трех фазовых напряжений системы трехфазного напряжения, либо альтернативно все три фазовых напряжения системы трехфазного напряжения. Фазовые напряжения емкостно регистрируются, т.е. передаются при помощи средства 12 привязки на датчик STO. Таким образом, при стабильном напряжении или нулевом напряжении на соответствующей фазе напряжение не может обнаруживаться датчиком 13 STO. Таким образом, если в вентильном преобразователе 1 производится сигнал STO, т.е. сигнал безопасного отключения крутящего момента, то он может обнаруживаться датчиком 13 STO, и питающее напряжение тормоза 4 непременно выключается, благодаря тому, что соответственно выключается преобразователь AC/DC. Благодаря анализу последовательности импульсов при помощи датчика 13 STO непосредственно на двигателе 3 возникает повышенная надежность, так как вентильный преобразователь 1 и линия двигателя находятся под контролем даже при штатном режиме, и таким образом при разрыве линии или состоянии неисправности в вентильном преобразователе 1 тормоз 4 управляется датчиком 13 STO через преобразователь AC/DC таким образом, что тормоз 4 срабатывает.

При помощи датчика 13 STO также в штатном режиме может регистрироваться напряжение двигателя, т.е. произведенное на выходе напряжение вентильного преобразователя.

Таким образом, защитная функция STO относится к безопасному отключению крутящего момента.

Список ссылочных позиций:

- вентильный преобразователь, в частности частотный преобразователь со стабилизатором напряжения;

- кабель, включающий в себя питающие линии;

- электродвигатель;

- тормоз, приводимый в действие электромагнитно;

- датчик угла ротора;

- 2 031347

- сенсорное устройство, включающее в себя, в частности, датчик температуры, датчик механического шума и/или датчик крутящего момента;

- преобразователь DC/AC;

- линии, в частности скрученные линии;

- преобразователь AC/DC, в частности выпрямитель;

- средство привязки данных;

- сигнальная электроника;

- средство привязки;

- датчик STO;

L1 - фаза сети;

L2 - фаза сети;

L3 - фаза сети.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Электродвигатель с электромагнитным тормозом, расположенным на двигателе, и вентильным преобразователем для питания электродвигателя через питающие линии, отличающийся тем, что тормоз выполнен с возможностью питания и таким образом управления от преобразователя AC/DC, управляемого датчиком безопасного отключения крутящего момента, который запитан через линии из преобразователя DC/AC, который запитывается и/или управляется сигнальной электроникой вентильного преобразователя, при этом датчик безопасного отключения крутящего момента соединен с интегрированной в двигателе сигнальной электроникой, при этом датчик безопасного отключения крутящего момента контролирует изменения напряжения, приложенного со стороны двигателя по меньшей мере к двум из трех или к трем питающим линиям, так что при разрыве линии и/или ошибке в вентильном преобразователе обеспечивается срабатывание тормоза.
2. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что линии и питающие линии расположены в одном общем кабеле, причем, в частности, линии скручены друг с другом.
3. Электродвигатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что сигнальная электроника вентильного преобразователя включает в себя средство привязки данных, при помощи которого модулируются или демодулируются сигналы на линии, причем преобразователь AC/DC имеет средство привязки данных, при помощи которого модулируются или демодулируются сигналы на линии, причем средство привязки данных преобразователя AC/DC соединено с сигнальной электроникой, которая расположена интегрировано в двигателе, в частности интегрирована в клеммной коробке двигателя.
4. Электродвигатель по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что с расположенной интегрировано в двигателе сигнальной электроникой расположен датчик угла ротора и/или сенсорное устройство, включающее в себя, в частности, датчик температуры, датчик механического шума и/или датчик крутящего момента.

Фиг. 1

Фиг. 2

- 3 031347

Фиг. 3