ES2863370T3 - Motor lineal eléctrico - Google Patents

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Tuukka Korhonen
Tero Hakala
Pasi Raassina
Seppo Suur-Askola
Marko Hinkkanen
Seppo Saarakkala
Maksim Sokolov
Reza Hosseinzadeh
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Abstract

Un método para controlar un motor lineal eléctrico con un aparato de control, motor lineal eléctrico que comprende un haz (1) de estátor longitudinal; al menos un elemento (24, 26) de movimiento adaptado para moverse a lo largo del haz (1) de estátor; haz de estátor que comprende al menos dos caras (6A, 6B; 6C, 6D) laterales ubicadas en lados opuestos del haz (1) de estátor, portando cada una de las caras (6A, 6B; 6C, 6D) laterales polos (8) ferromagnéticos separados por un paso (8'), y elemento de movimiento que comprende al menos dos caras (7A, 7B; 7C, 7D) contrarias orientadas hacia las caras (6A, 6B; 6C, 6D) laterales respectivas del haz (1) de estátor, en el que el elemento de movimiento tiene en al menos una de dichas caras (7A, 7B; 7C, 7D) contrarias al menos una unidad (2, 3, 4, 5) de rotor que tiene al menos un bobinado (74, 76) y al menos un imán (71) permanente, que están dispuestos para actuar conjuntamente con los polos (8) ferromagnéticos de la cara (6A, 6B; 6C, 6D) lateral respectiva del haz (1) de estátor, y aparato de control que comprende al menos una unidad (9, 10, 11, 12) de accionamiento configurada para suministrar energía eléctrica a la respectiva al menos una unidad (2, 3, 4, 5) de rotor del elemento (24, 26) de movimiento, comprendiendo el método - obtener información de posición (Xact) de la posición mutua de los polos (8) ferromagnéticos y estando la al menos una unidad (2, 3, 4, 5) de rotor orientada hacia dichos polos (8) ferromagnéticos, obteniéndose la información de posición en la dirección de desplazamiento (x) de la unidad (2, 3, 4, 5) de rotor - representar el sistema de coordenadas d, q de dicha al menos una unidad (2, 3, 4, 5) de rotor por medio de la información de posición (Xact) de manera que el eje d de dicha unidad de rotor está en la dirección de los polos (8) ferromagnéticos orientados hacia la unidad de rotor y el eje q es ortogonal al eje d - obtener información de longitud del entrehierro (Yact) entre los polos (8) ferromagnéticos y la al menos una unidad (2, 3, 4, 5) de rotor orientada hacia dichos polos (8) ferromagnéticos - suministrar, por medio de la al menos una unidad (9, 10, 11, 12) de accionamiento una componente de corriente de eje d al al menos un bobinado de la al menos una unidad (2, 3, 4, 5) de rotor para ajustar la longitud del entrehierro hacia el valor de referencia dado (Yref), en el que la componente de corriente de eje d se establece en función de la diferencia entre el valor de referencia del entrehierro (Yref) y la información de longitud del entrehierro (Yact) obtenida - obtener información de posición de desplazamiento y/o información de velocidad de desplazamiento del elemento (24, 26) de movimiento - alimentar con la al menos una unidad (9, 10, 11, 12) de accionamiento al al menos un bobinado de la al menos una unidad (2, 3, 4, 5) de rotor una componente de corriente de eje q en función de la diferencia entre la referencia de posición de desplazamiento (xref) y la información de posición de desplazamiento (Xact) obtenida y/o la referencia de velocidad de desplazamiento (vref) y la información de velocidad de desplazamiento (vact) obtenida para ajustar la posición y/o velocidad de desplazamiento hacia dicha posición y/o referencia de velocidad (xref, vref) - cambiar al menos una de las componentes de corriente de eje d (id) y la componente de corriente de eje q (iq) de una unidad (2, 3, 4, 5) de rotor que responde al cambio de al menos una de la información de posición de desplazamiento xact, la información de velocidad de desplazamiento (vact) y la información de longitud del entrehierro (Yact) caracterizado por que: - al cambiar la al menos una de la componente de corriente de eje d (id) y la componente de corriente de eje q (iq), se proporciona al mismo tiempo un término de corrección a la otra de la componente de corriente de eje d (id) y la componente de corriente de eje q (iq) para compensar el efecto del cambio en la fuerza de atracción y/o fuerza de propulsión del elemento de movimiento.

Description

DESCRIPCIÓN
Motor lineal eléctrico
La presente invención se refiere a un método para controlar un motor lineal eléctrico que tiene un estátor longitudinal lineal con polos ferromagnéticos. El motor tiene un elemento de movimiento que comprende los componentes del rotor del motor eléctrico, por ejemplo, en el caso de la invención actual, bobinados e imanes permanentes. Por lo tanto, el elemento de movimiento que se desplaza con una parte receptora de carga que se mueve a lo largo del estátor lineal forma un motor lineal. En los motores lineales de la técnica anterior, el estátor comprende típicamente bobinados y/o imanes permanentes de motor. Una desventaja de estos motores es causada por el hecho de que el estátor lineal que comprende bobinados y/o imanes permanentes es bastante costoso, particularmente si se consideran trayectorias más largas, como árboles de elevador más altos con una longitud de, por ejemplo, 50 m o más. Además, el peso de un estátor lineal de este tipo aumenta considerablemente cuando ya se utiliza para un elevador de media altura. Además, la electrónica de potencia requerida en el árbol para accionar dicho motor lineal puede ser complicada y costosa.
La Solicitud EP 3373428 A1 da a conocer una solución según el preámbulo de la reivindicación 1.
El documento internacional WO 2016/206757 A1 da a conocer un motor lineal eléctrico que tiene un estátor y un elemento de movimiento adaptado para moverse a lo largo del haz de estátor. La haz del estátor tiene caras laterales en lados opuestos del haz de estátor, y el elemento de movimiento tiene caras contrarias orientadas hacia las caras laterales del haz de estátor.
El documento EP 2131477 A2 da a conocer un motor paso a paso lineal sin cojinetes, en el que un elemento móvil puede moverse mientras mantiene un hueco predeterminado desde un estátor sin contacto y sin elementos de guía o cojinetes adicionales.
Compendio de la invención
Por tanto, el objeto de la presente invención es proporcionar un método para controlar un motor lineal eléctrico que sea comparativamente económico de fabricar y que también esté bien adaptado para trayectorias de movimiento largas. Por consiguiente, también se proporciona una solución para controlar el motor para reducir la fricción entre el estátor y el/los elemento(s) de movimiento sin componentes adicionales. Esto significa que también se proporciona un motor lineal y/o un aparato de control de motor lineal más eficaz (por ejemplo, debido a pérdidas por fricción reducidas), sencillo y fiable.
Este objeto se resuelve con un método para controlar un motor lineal eléctrico según la reivindicación 1. Las realizaciones preferidas de la invención son objeto de las reivindicaciones dependientes. También se muestran realizaciones de la invención en la descripción y en los dibujos.
Un primer aspecto de la invención es un motor lineal eléctrico, que comprende un haz de estátor longitudinal y al menos un elemento de movimiento adaptado para moverse a lo largo del haz de estátor. El haz de estátor comprende al menos dos caras laterales situadas en lados opuestos del haz de estátor, portando cada una de las caras laterales polos ferromagnéticos separados por un paso.
El elemento de movimiento comprende al menos dos caras contrarias orientadas hacia las caras laterales respectivas del haz de estátor. El elemento de movimiento tiene en al menos una de dichas caras contrarias al menos una unidad de rotor que tiene al menos un bobinado y al menos un imán permanente, que están dispuestos para actuar conjuntamente con los polos ferromagnéticos de la cara lateral respectiva del haz de estátor.
Según la realización preferida, el elemento de movimiento tiene en cada una de dichas caras contrarias al menos una unidad de rotor que tiene al menos un bobinado y al menos un imán permanente, que están dispuestos para actuar conjuntamente con los polos ferromagnéticos de la cara lateral respectiva del haz de estátor. Según una realización, el elemento de movimiento tiene en la otra cara contraria imanes permanentes pero no tiene bobinados. La cara contraria con imanes permanentes solamente no se considera una “unidad de rotor” ya que no puede generarse ninguna fuerza de propulsión en la dirección de desplazamiento del elemento de movimiento.
El término “unidad de rotor” significa entidad de rotor controlable de forma independiente. Por tanto, el o los bobinados de dicha unidad de rotor está(n) configurado(s) para alimentarse, con una unidad de accionamiento controlable independiente como un inversor de modo que es posible el control independiente de la corriente del bobinado o de los bobinados. El motor lineal está configurado según la invención para permitir el control del entrehierro interconectado con el control del movimiento en la dirección de desplazamiento, con bobinados de las unidades de rotor, de modo que el elemento de movimiento pueda levitar alrededor del haz de estátor mientras se desplaza a lo largo del haz de estátor.
La característica “al menos dos caras laterales ubicadas en lados opuestos del haz de estátor” puede significar que las normales superficiales de dichas al menos dos caras laterales tienen ambas una componente vectorial de manera que dichas componentes vectoriales están en direcciones opuestas. Por lo tanto, pueden generarse componentes de fuerza de atracción en direcciones opuestas entre las al menos dos unidades de rotor y los polos ferromagnéticos de las caras laterales respectivas del haz de estátor, para permitir el control del entrehierro del elemento de movimiento en relación con el haz de estátor.
Según la invención, la al menos una unidad de rotor comprende al menos un bobinado y al menos un imán permanente. Preferiblemente, la al menos una unidad de rotor comprende imanes permanentes y un bobinado trifásico. Adicional o alternativamente, la al menos una unidad de rotor puede comprender un bobinado monofásico. Según una realización, cada unidad de rotor comprende al menos un imán permanente y al menos un bobinado. En una realización preferida, cada unidad de rotor comprende imanes permanentes y bobinado de motor, lo más preferiblemente un bobinado de motor trifásico. Las caras laterales que portan polos ferromagnéticos del haz de estátor no tienen imanes permanentes ni tampoco bobinados.
Por lo tanto, cada una de dichas unidades de rotor puede controlarse de manera independiente con respecto al control de los componentes de corriente del eje d y del eje q.
Este tipo de tipo de motor puede ser un motor de imán permanente montado en el estátor (SMPM) en el que el/los imán/imanes permanente(s) y el/los bobinado(s) están montados en el elemento de movimiento. Un tipo de motor adecuado es un motor de imán permanente de conmutación de flujo (FSPM). Otros tipos de motor adecuados pueden ser, por ejemplo, un motor de imán permanente doblemente saliente (DSPM) y un motor de imán permanente de inversión de flujo (FRPM).
En una realización alternativa, el motor puede ser una máquina síncrona de excitación híbrida (HE).
Un segundo aspecto de la invención es un aparato de control de un motor lineal eléctrico según el primer aspecto de la invención. El aparato de control comprende al menos una unidad de accionamiento configurada para suministrar energía eléctrica a la respectiva al menos una unidad de rotor del elemento de movimiento.
Según una realización preferida, el aparato de control comprende unidades de accionamiento configuradas para suministrar energía eléctrica por separado a las respectivas unidades de rotor del elemento de movimiento, de manera que cada unidad de rotor se alimenta por una unidad de accionamiento independiente (al menos una). Esto puede significar que pueden proporcionarse corrientes de control ajustables de forma independiente a los bobinados de las unidades de rotor en lados opuestos del haz de estátor, lo que permite el control del entrehierro del motor. Según una realización, las unidades de accionamiento pueden tener un enlace de CC común para compartir potencia regenerativa (por ejemplo, potencia de frenado) entre las unidades de rotor.
Un ejemplo de la invención es un sistema de transporte que comprende un motor lineal eléctrico según el primer aspecto de la invención y un aparato de control según el segundo aspecto de la invención. El sistema de transporte comprende además una parte móvil receptora de carga acoplada al elemento de movimiento y dispuesta para desplazarse a lo largo de una trayectoria definida por el haz de estátor por medio de la fuerza de propulsión del elemento de movimiento.
El sistema de transporte puede ser un sistema de elevador, en cuyo caso la parte receptora de carga puede ser una cabina de elevador, una eslinga de cabina de elevador o correspondiente. La parte receptora de carga puede configurarse para transferir pasajeros y/o carga. El sistema de transporte puede ser alternativamente una escalera mecánica, en cuyo caso la parte receptora de carga puede ser una banda de escalón de escalera mecánica o una parte de la banda de escalón. El sistema de transporte puede ser alternativamente un pasillo móvil, en cuyo caso la parte receptora de carga puede ser la banda móvil o parte de la banda móvil. El sistema de transporte puede ser alternativamente una cinta transportadora, en cuyo caso la parte receptora de carga puede ser la cinta de la cinta transportadora.
El sistema de transporte puede ser alternativamente un vehículo o un tren, en cuyo caso la parte receptora de carga puede ser una carrocería móvil o un conjunto.
Un tercer aspecto de la invención es un método para controlar el motor lineal eléctrico según el primer aspecto de la invención con un aparato de control según el segundo aspecto de la invención. El método comprende obtener información de posición (Xact) de la posición mutua de los polos ferromagnéticos y la al menos una unidad de rotor orientada hacia dichos polos ferromagnéticos, obteniéndose la información de posición en la dirección de desplazamiento (x) de la unidad de rotor, que representa el sistema de coordenadas d, q de dicha al menos una unidad de rotor mediante la información de posición (Xact) de manera que el eje d de dicha unidad de rotor está en la dirección de los polos ferromagnéticos orientados hacia la unidad de rotor y el eje q es ortogonal al eje d, obteniendo información de la longitud del entrehierro (Yact) entre los polos ferromagnéticos y la al menos una unidad de rotor orientada hacia dichos polos ferromagnéticos, y suministrando, por medio de la al menos una unidad de accionamiento, una componente de corriente de eje d al al menos un bobinado de la al menos una unidad de rotor para ajustar la longitud del entrehierro hacia el valor de referencia dado (Yref), en el que la componente de corriente de eje d se establece en función de la diferencia entre el valor de referencia del entrehierro (Yref) y la información sobre la longitud del entrehierro (Yact) obtenida.
En una realización preferida, la al menos una unidad de rotor tiene imanes permanentes y bobinado. El método comprende suministrar, por medio de la al menos una unidad de accionamiento, una componente de corriente de eje d al bobinado de la al menos una unidad de rotor para ajustar la longitud del entrehierro hacia el valor de referencia dado (Yref).
Según la invención, el método comprende obtener información de posición de la posición mutua de los polos ferromagnéticos y la unidad de rotor orientada hacia dichos polos ferromagnéticos, obteniéndose la información de posición en la dirección de desplazamiento de la unidad de rotor, que representa los sistemas de coordenadas d, q de dichas unidades de rotor por medio de la información de posición de manera que el eje d de cada unidad de rotor está en la dirección de los polos ferromagnéticos orientados hacia la unidad de rotor y el eje q es ortogonal (es decir, 90 grados en el ángulo eléctrico del motor) con respecto al eje d, obteniendo información de la longitud del entrehierro entre los polos ferromagnéticos y la(s) unidad(es) de rotor orientadas hacia los polos ferromagnéticos, y suministrando, por medio de las unidades de accionamiento, componentes de corriente independientes de eje d a las unidades de rotor en el lados opuestos del haz de estátor para ajustar la longitud de los entrehierros hacia valores de referencia dados, en el que las componentes de corriente de eje d independientes se establecen en base a la diferencia entre el valor de referencia del entrehierro y la información de longitud del entrehierro obtenida.
La frase “obtener información de posición de la posición mutua de los polos ferromagnéticos y la unidad de rotor orientada hacia dichos polos ferromagnéticos” significa que dicha posición puede medirse con un sensor adecuado o, alternativa o adicionalmente, dicha posición puede estimarse, por ejemplo, a partir de corrientes y tensiones del bobinado de una unidad de rotor, para obtener la posición del polo o polos ferromagnéticos en relación con el bobinado.
La frase “posición mutua entre los polos ferromagnéticos y la(s) unidad(es) de rotor orientadas hacia la dirección de desplazamiento de la(s) unidad(es) de rotor respectiva(s)” significa la posición mutua medida en la dirección de desplazamiento prevista de la unidad de rotor, es decir, en la dirección longitudinal en la que la cara contraria de la unidad de rotor se desplaza a lo largo de la cara lateral del haz de estátor.
Según una realización, el elemento de movimiento tiene en al menos una cara contraria al menos dos unidades de rotor dispuestas consecutivamente en la dirección de desplazamiento, teniendo cada una de dichas unidades de rotor al menos un bobinado y al menos un imán permanente, que están dispuestos para actuar conjuntamente con los polos ferromagnéticos de la cara lateral orientada hacia dichas unidades de rotor.
Según un perfeccionamiento, los polos ferromagnéticos, así como las unidades de rotor en los lados opuestos del haz de estátor, están dispuestos simétricamente al mismo nivel en la dirección transversal del haz de estátor, de modo que las componentes de fuerza de atracción entre las unidades del rotor y el haz de estátor existen al mismo nivel en la dirección transversal del haz de estátor.
Según una realización, el haz de estátor comprende al menos cuatro caras laterales ubicadas de dos en dos en lados opuestos del haz de estátor, de modo que las cuatro caras laterales cubren sustancialmente la circunferencia del haz de estátor, portando cada una de las caras laterales polos ferromagnéticos separados por un paso. El elemento de movimiento comprende al menos cuatro caras contrarias orientadas hacia las caras laterales respectivas del haz de estátor. El elemento de movimiento tiene en cada una de dichas caras contrarias al menos una, preferiblemente al menos dos unidades de rotor que tienen al menos un bobinado y al menos un imán permanente, que están dispuestos para actuar conjuntamente con los polos ferromagnéticos de la cara lateral respectiva del haz de estátor. Esto puede significar que puede proporcionarse una mayor fuerza de propulsión mientras se levita con el motor lineal.
Según una realización, los polos ferromagnéticos son dientes dispuestos en una cara lateral de una varilla de estátor ferromagnética, cuyos dientes están separados por huecos entre dientes. Las caras laterales que portan polos ferromagnéticos del haz de estátor no tienen imanes permanentes ni tampoco bobinados. Por lo tanto, el estátor es económico y fácil de fabricar, instalar y mantener.
Según una realización, el elemento de movimiento tiene en al menos una, preferiblemente en cada una de dichas caras contrarias al menos dos unidades de rotor dispuestas consecutivamente en la dirección de desplazamiento, teniendo cada una de dichas unidades de rotor al menos un bobinado y al menos un imán permanente, que están dispuestos para actuar conjuntamente con los polos ferromagnéticos de la cara lateral respectiva del haz de estátor. Esto puede significar que pueden proporcionarse al menos dos componentes de fuerza independientes en diferentes ubicaciones por medio de las unidades de rotor de modo que la inclinación del entrehierro puede enderezarse para mantener el haz de estátor y el elemento de movimiento separados cuando levitan y se accionan simultáneamente con el motor lineal.
Según una realización, al menos una de dichas unidades de rotor contiene al menos dos rotores que tienen bobinados conectados en serie o en paralelo. Esto puede significar que, dentro de una unidad de rotor, puede proporcionarse una distribución de fuerza más uniforme, tanto en la dirección del entrehierro (fuerza de atracción para el control de levitación del elemento de movimiento) como en la dirección de desplazamiento (fuerza de propulsión para el control de velocidad del elemento de movimiento). En un perfeccionamiento, cada una de dichas unidades de rotor contiene al menos dos rotores que tienen bobinados conectados en serie o en paralelo para proporcionar una distribución de fuerza aún más uniforme.
Según una realización, el motor lineal eléctrico comprende al menos dos elementos de movimiento adaptados para moverse a lo largo del mismo haz de estátor, y el sistema de transporte comprende al menos dos partes receptoras de carga móviles de manera independiente, cada una acoplada a un elemento de movimiento diferente. Esto puede significar que diversas partes receptoras de carga móviles de manera independiente pueden moverse a lo largo de la misma trayectoria, como diversas cabinas de un sistema de elevador de múltiples cabinas.
Según una realización, el sistema de transporte comprende dos haces de estátor paralelos y al menos dos elementos de movimiento adaptados para moverse a lo largo de diferentes haces de estátor, y en el que cada una de las partes receptoras de carga está acoplada a dichos al menos dos elementos de movimiento. Por lo tanto, puede aumentarse la fuerza de propulsión del sistema de transporte y también puede aumentarse la capacidad de carga de la parte receptora de carga.
Según una realización, al menos dos elementos de movimiento del mismo haz de estátor están acoplados a una misma parte receptora de carga. Esto también puede significar que la fuerza de propulsión/capacidad de carga de la parte receptora de carga y, por lo tanto, del sistema de transporte puede incrementarse. Cuando se combina esta realización con la anterior, la fuerza de propulsión y/o la capacidad de carga pueden incrementarse adicionalmente. Según una realización, el elemento de movimiento tiene en cada una de dichas caras contrarias al menos dos unidades de rotor dispuestas consecutivamente en la dirección de desplazamiento, teniendo cada una de dichas unidades de rotor al menos un bobinado y al menos un imán permanente, que están dispuestos para actuar conjuntamente con los polos ferromagnéticos de la cara lateral respectiva del haz de estátor. El aparato de control comprende unidades de accionamiento configuradas para suministrar energía eléctrica por separado a las unidades de rotor respectivas de la misma cara contraria. El método comprende: suministrar por medio de las unidades de accionamiento componentes de corriente de eje d independientes a las unidades de rotor de la misma cara contraria para enderezar la inclinación del entrehierro, estableciéndose las componentes de corriente de eje d independientes en función de la diferencia entre el valor de referencia del entrehierro y la información de longitud del entrehierro. Esto puede significar que pueden proporcionarse al menos dos componentes de fuerza de atracción independientes en diferentes ubicaciones en el mismo lado del haz de estátor por medio de las unidades del rotor, de modo que la inclinación del entrehierro puede enderezarse para mantener el haz de estátor y el elemento de movimiento separados al levitar y accionarse simultáneamente con el motor lineal.
Según la invención, el método comprende: obtener información de posición de desplazamiento y/o información de velocidad de desplazamiento del elemento de movimiento, y alimentar con la(s) unidad(es) de accionamiento al/a los bobinado(s) de las componentes de corriente de eje q independientes de la(s) unidad(es) de rotor en base a la diferencia entre la referencia de posición de desplazamiento y la información de posición de desplazamiento obtenida y/o entre la referencia de velocidad de desplazamiento y la información de velocidad de desplazamiento obtenida para ajustar la posición y/o velocidad de desplazamiento hacia dicha referencia de posición y/o velocidad. El término “información de posición de desplazamiento del elemento de movimiento” significa información de posición en la dirección de desplazamiento del elemento de movimiento, dirección en la que se desplaza el elemento de movimiento a lo largo del haz de estátor. En consecuencia, el término “información de velocidad de desplazamiento del elemento de movimiento” significa información de velocidad en la dirección de desplazamiento del elemento de movimiento, dirección en la que se desplaza el elemento de movimiento a lo largo del haz de estátor. A diferencia de los sistemas de control de la técnica anterior, en los que se han utilizado componentes de corriente de eje q comunes basados en la referencia de corriente común para ajustar la fuerza/velocidad de propulsión, mediante el uso de componentes de corriente/referencias de corriente de eje q independientes para unidades de accionamiento independientes según la realización, es posible adaptarse mejor a diferentes condiciones físicas de unidades de accionamiento independientes (por ejemplo, diferentes longitudes de entrehierros) para mantener una fuerza de propulsión más uniforme entre las diferentes unidades de accionamiento y, por tanto, un control de velocidad más preciso y cómodo del elemento de movimiento.
Según una realización, el método comprende calcular la referencia de velocidad de desplazamiento en base a la diferencia entre la referencia de posición de desplazamiento y la posición de desplazamiento del elemento de movimiento.
Según la invención, el método comprende: cuando se cambia al menos uno de los componentes de corriente de eje d y el componente de corriente de eje q de una unidad de rotor en respuesta al cambio de al menos una longitud del entrehierro, la información de posición de desplazamiento y la información de velocidad de desplazamiento, proporcionando al mismo tiempo un término de corrección al otro de la componente de corriente de eje d y la componente de corriente del eje q para compensar el efecto del cambio en la fuerza de atracción y/o fuerza de propulsión del elemento de movimiento.
Según un perfeccionamiento, el método comprende calcular un valor de referencia de fuerza de propulsión basado al menos en la diferencia entre la referencia de posición de desplazamiento y la información de posición de desplazamiento obtenida y/o entre la referencia de velocidad de desplazamiento y la información de velocidad de desplazamiento obtenida del elemento de movimiento, calculando un valor de referencia de fuerza de atracción basado al menos en la diferencia entre el valor de referencia del entrehierro y la información de longitud del entrehierro, y cambiando al menos una de la componente de corriente de eje d y la componente de corriente de eje q de una unidad de rotor en respuesta al cambio en al menos uno del valor de referencia de fuerza de propulsión, valor de referencia de fuerza de atracción e información de longitud del entrehierro de la unidad de rotor.
El motor, el aparato y el método de control de la invención tienen la ventaja de reducir las pérdidas debido al consumo de corriente optimizado, así como una fricción minimizada debido a la levitación. Otra ventaja es la comodidad de conducción mejorada debido a la reducción de la ondulación de la fuerza de propulsión. Por lo tanto, el motor lineal es muy adecuado, por ejemplo, para elevadores altos, en particular para elevadores con una altura de más de 50 m, preferiblemente de más de 100 m. Por lo tanto, este concepto de motor lineal está adaptado para cualquier aplicación de gran altura, ya que esta solución no necesita cables de elevador o contrapeso, que son un obstáculo en el diseño de elevadores de gran altura debido al peso correlacionado. Por supuesto, el motor lineal también puede utilizarse para otras aplicaciones con pistas de movimiento largas como por ejemplo escaleras mecánicas, pasillos móviles, rampas móviles, trenes y elevadores inclinados.
Preferiblemente, el elemento de movimiento también tiene una fuente de alimentación como, por ejemplo, una batería o un acumulador, que preferiblemente también está configurado como fuente de alimentación de respaldo para el elemento de movimiento. El respaldo de alimentación está diseñado preferiblemente para los elementos de energía electromagnética del motor conectados con el elemento de movimiento como por ejemplo bobinados o imanes permanentes. Por tanto, con esta fuente de alimentación, pueden alimentarse todas las cargas eléctricas del elemento de movimiento. Estas cargas son, en el caso de una cabina de elevador, también la iluminación, ventilación, accionamientos de puertas y cualquier dispositivo de entrada/salida de la cabina de elevador como, por ejemplo, paneles de visualización de cabina, altavoces, elementos de visualización, etc. Además, la energía de una conexión de datos inalámbrica con cualquier tipo de control de transportador puede suministrarse con la fuente de alimentación. Según una realización, la batería/acumulador puede conectarse a un enlace de CC común de todas las unidades de accionamiento asociadas con la misma parte de recepción de carga (por ejemplo, cabina de elevador). La batería puede estar acoplada directamente o mediante un conmutador de interrupción de energía al enlace de CC, y/o puede haber un convertidor de tensión entre la batería y el enlace de CC para permitir la diferencia de tensión entre la batería/el enlace de CC.
Preferiblemente, la fuente de alimentación del árbol al elemento de movimiento se implementa de forma inalámbrica con el principio de bobinas acopladas, mediante el cual una bobina principal se monta en el entorno o en el haz de estátor mientras que una bobina secundaria se mueve con el automóvil. Cuando el elemento de movimiento llega a una determinada posición, la principal y la secundaria se acoplan y la energía se alimenta de la principal a la secundaria a una batería montada en el elemento de movimiento. La bobina principal puede estar ubicada en cada piso de parada.
El término “levitación” en relación con la invención significa que se mantiene un entrehierro entre la cara lateral y la cara contraria respectiva con el ajuste de corriente de la(s) unidad(es) de rotor. Sin embargo, dentro del alcance de la invención, también puede ser posible utilizar algunos elementos de guía adicionales para proporcionar una guía de asistencia para el elemento de movimiento en relación con el haz de estátor. Por otro lado, en muchas realizaciones, la levitación puede implementarse sin ningún elemento de guía adicional.
Las siguientes expresiones se utilizan como sinónimos: elemento - elemento que va a moverse - cabina de elevador; entorno - árbol de elevador - pista de escalera mecánica; polos de estátor - dientes de estátor; en una realización, el bobinado de una unidad de rotor puede tener la forma de una sola bobina.
Para el experto en la técnica, es obvio que los componentes mencionados en relación con la presente invención pueden proporcionarse una o varias veces según las necesidades. Por ejemplo, un haz de estátor puede actuar conjuntamente con tres elementos de movimiento ubicados uno encima del otro en el elemento que va a moverse. Además, dos haces de estátor pueden estar ubicados en una pared del entorno o incluso más de dos haces de estátor como por ejemplo tres o cuatro haces de estátor.
Breve descripción de los dibujos
Ahora, se describe la invención a continuación con respecto al dibujo adjunto. En este dibujo
La Figura 1 muestra una vista lateral de un motor lineal eléctrico según una realización
La Figura 2A muestra una sección transversal a través de un haz de estátor y un elemento de movimiento de la Figura 1,
La Figura 2B muestra una sección transversal a través de un haz de estátor y un elemento de movimiento de la Figura 1 de una modificación alternativa,
La Figura 2C muestra una sección transversal a través de un haz de estátor y un elemento de movimiento según una realización de la invención,
La Figura 2D muestra un detalle de una sección transversal a través de un haz de estator y un elemento de movimiento según una realización de la invención.
La Figura 3 muestra un dibujo esquemático de la función de un motor de conmutación de imanes permanentes (FSPM) según una realización,
La Figura 4 ilustra esquemáticamente el sistema de control según una realización
La Figura 5 muestra una vista lateral de un sistema de elevador de múltiples cabinas según una realización, La Figura 6 muestra una sección transversal horizontal de las partes del motor del elevador y los rieles de guía en la zona entre la cabina del elevador y la pared del árbol de la Figura 5.
La Figura 7 muestra una vista lateral de un motor lineal eléctrico según una realización.
Descripción de las realizaciones preferidas
Se enfatiza que las partes idénticas o las partes con la misma funcionalidad se designan con los mismos números de referencia en todas las figuras.
La Figura 1 muestra una vista lateral de un motor lineal eléctrico. Para facilitar la comprensión del asunto, solo dos caras 6A, 6B laterales opuestas y las respectivas caras 7A, 7B contrarias del motor se ilustran en la Figura 1. El motor lineal comprende un haz 1 de estátor longitudinal y un elemento 24, 26 de movimiento, que rodea el haz 1 de estátor. El haz 1 de estátor tiene cuatro caras 6A, 6B, 6C, 6D laterales como se ilustra en la Figura 2A y la Figura 2B. Las caras laterales están situadas de dos en dos en lados opuestos del haz 1 de estátor, de modo que las cuatro caras 6A, 6B; 6C, 6D laterales cubren sustancialmente la circunferencia del haz 1 de estátor. Cada una de las caras laterales porta polos 8 ferromagnéticos, es decir, dientes ferromagnéticos, separados por un paso 8’, por ejemplo, un hueco o ranura entre los dientes 8.
El elemento 24, 26 de movimiento comprende cuatro caras 7A, 7B; 7C, 7D contrarias orientadas hacia las respectivas caras 6A, 6B; 6C, 6D laterales del haz 1 de estátor.
El elemento de movimiento tiene en cada una de dichas caras 7A, 7B; 7C, 7D contrarias unidades 2,3,4,5; 2’, 3’, 4’, 5’ de rotor. El motor puede ser un motor de imán permanente de conmutación de flujo como se muestra en la Figura 3. Todos los imanes permanentes y bobinados de motor trifásico están en las unidades 2, 3, 4, 5. 3 de rotor. En la realización de la Figura 3, los polos 8 ferromagnéticos son dientes dispuestos en una cara 6A, 6B; 6C, 6D lateral de una varilla 50 de estátor ferromagnética, varilla 50 de estátor que está incrustada en la cara lateral respectiva del haz de estátor.
El lado del estátor del motor es muy sencillo, como las caras 6A, 6B; 6C, 6D laterales del haz de estátor que portan polos 8 ferromagnéticos no tienen imanes permanentes ni tampoco bobinados. Esta simplicidad es acumulativa cuando el haz 1 de estátor se alarga para aumentar el rango de movimiento del elemento 24, 26 de movimiento. Cuando el elemento 24, 26 de movimiento se desplaza a lo largo del haz 1 de estátor, hay un entrehierro 15 entre las caras 6A, 6B, 6C, 6D laterales y las caras 7A, 7B, 7C, 7D contrarias. Este entrehierro 15 se mantiene sin contacto con la levitación. Los bobinados 74, 76 y los imanes 71 permanentes de las unidades de rotor están dispuestos para actuar conjuntamente con los polos 8 ferromagnéticos de las respectivas caras 6A, 6B; 6C, 6D laterales del haz 1 de estátor para generar componentes de fuerza necesarias para levitar y accionar el elemento 24, 26 de movimiento a lo largo de la trayectoria definida por el haz 1 de estátor.
La expresión “al menos dos caras 6A, 6B, 6C, 6D laterales situadas en lados opuestos del haz 1 de estátor” significa que las normales de superficie de dichas al menos dos caras laterales (m, n2, n3, ver Figura 2C) ambas tienen una componente vectorial de modo que dichas componentes vectoriales están en direcciones opuestas. Por tanto, cuando se genera fuerza de atracción entre dichas unidades 2, 3, 4, 5 de rotor y las respectivas caras 6A, 6B; 6C, 6D laterales, las fuerzas de atracción generadas tienen componentes vectoriales en direcciones opuestas entre sí para permitir el ajuste de la longitud del entrehierro paralelo a la dirección y de la Figura 1 y, por tanto, levitación del elemento de movimiento.
Además, en algunas realizaciones puede ser necesario controlar el giro del elemento 24, 26 de movimiento alrededor del eje longitudinal (paralelo a la dirección x de la Figura 1) del haz de estátor. Para permitir esto, el estátor y el elemento de movimiento pueden diseñarse de manera que se genere un par de rotación alrededor del haz 1 de estátor. Por lo tanto, como se ilustra en la Figura 2D, al menos algunas de las caras 6A, 6B laterales opuestas pueden estar inclinadas entre sí, es decir, en ángulo desde una dirección paralela alrededor del eje longitudinal del haz de estátor. Por supuesto, las respectivas caras 7A, 7B contrarias del elemento de movimiento tienen que estar inclinadas de la misma manera para orientarse hacia las caras 6A, 6B laterales. Como se ilustra en la Figura 2C, al menos algunas de las caras 6A, 6B, 6C laterales y las respectivas caras 7A, 7B, 7C contrarias pueden estar curvadas. Como se ilustra en la modificación de la Figura 2B, las caras 6A, 6B, 6C, 6D laterales (y las respectivas caras 7A, 7B, 7C, 7D contrarias) pueden formar un paralelogramo. Además, esta modificación puede permitir la generación de un par de rotación alrededor del haz 1 de estátor.
El armazón 25 de movimiento puede estar realizado de cualquier material rígido adecuado, preferiblemente de peso ligero, tal como compuesto de fibra de vidrio, compuesto de fibra de carbono o aluminio.
Como muestra la Figura 1, el elemento 24, 26 de movimiento tiene en cada cara 7A, 7B contraria dos unidades 2, 3; 4, 5 de rotor dispuestas consecutivamente en la dirección de desplazamiento, que es paralela a la dirección x en la Figura 1. Se necesitan dos unidades de rotor consecutivas para enderezar la inclinación del entrehierro 15. Cada unidad de rotor se suministra con su propio inversor 9, 10, 11, 12. En una realización alternativa, el elemento 24, 26 de movimiento tiene en cada cara 7A, 7B contraria tres unidades de rotor dispuestas consecutivamente en la dirección de desplazamiento, y cada unidad de rotor se suministra con su propio inversor. En algunas otras realizaciones, puede haber incluso más de tres unidades de rotor por cara contraria/inversores para suministrar a las mismas. Todavía en otra realización, como se ilustra en la Figura 7, el elemento 24, 26 de movimiento tiene en una cara 7A contraria dos unidades 2, 3 de rotor dispuestas consecutivamente en la dirección de desplazamiento, mientras que la otra cara 7B contraria en el lado opuesto del haz 1 de estátor tiene solo una unidad 4 de rotor más larga. Cada unidad 2, 3, 4 de rotor tiene un inversor 9, 10, 11. También este tipo de solución puede ser adecuada para enderezar la inclinación del entrehierro 15 con control de las unidades de rotor. Además, para lograr una distribución uniforme de la fuerza, cada unidad de rotor tiene dos (o incluso más de dos) rotores 2A, 2B; 3A, 3B; 4A, 4B; 5A, 5B controlados de manera común con bobinados. Para lograr un control común, los bobinados de los diferentes rotores de una misma unidad de rotor se conectan en serie o en paralelo para suministrarse con el mismo inversor 9, 10, 11, 12.
La Figura 4 representa una arquitectura de control utilizada para controlar la levitación y el desplazamiento del motor lineal de la Figura 1. La arquitectura de control muestra elementos de control que se implementan en el software de control de las unidades de procesamiento de cada inversor 9, 10, 11, 12.
Según la Figura 4, cada inversor 9, 10, 11, 12 recibe información de posición Xact de la posición mutua de los bobinados trifásicos de la unidad de rotor controlada con el inversor correspondiente, y los polos ferromagnéticos orientados hacia/que actúan conjuntamente con dichos bobinados trifásicos. La posición mutua Xact se mide en la dirección de desplazamiento, paralela a la dirección x en la Figura 1, por medio de uno o más sensores 16A, 16B, 16C, 16D de posición, que pueden ser sensores de hall o sensores de proximidad inductivos, por ejemplo. Cada inversor 9, 10, 11, 12 controla el suministro de corriente de los bobinados del rotor en un sistema de coordenadas d, q propio. El sistema de coordenadas d, q se sincroniza mediante la información de posición Xact a la posición de los polos ferromagnéticos del haz de estátor orientado hacia los bobinados del rotor. El eje d está referenciado a la dirección de los polos 8 ferromagnéticos de manera que está en la dirección de la línea central del polo ferromagnético con el que actúa conjuntamente. Esta dirección puede ser la misma que la línea central de los dientes del estátor (ver Figura 3); por otro lado, también puede diferir de eso, por ejemplo, debido a la saturación de los dientes del estátor. La dirección del eje d también puede definirse de otra manera: por ejemplo, para estar en una posición en la que el enlace de flujo de la fase R de la unidad de rotor tiene su máximo.
Cada inversor 9, 10, 11, 12 recibe también información de la longitud del entrehierro (Yact) entre la cara 6A, 6B lateral que porta los polos 8 ferromagnéticos y la cara 7A, 7B contraria que contiene la unidad 2, 3, 4, 5 de rotor. La información sobre la longitud del entrehierro (Yact) pueden recibirse de los sensores 16A, 16B, 16C, 16D o, adicional o alternativamente, de sensores de entrehierro independientes, como los sensores de corrientes parásitas, que pueden estar dispuestos en las mismas ubicaciones que los sensores 16A, 16B, 16C, 16D o que pueden sustituir uno o más de los sensores 16A, 16B, 16C, 16D. Para medir la longitud del entrehierro así como la inclinación del entrehierro en la dirección longitudinal del haz 1 de estátor, se necesitan al menos dos sensores, por ejemplo, en extremos opuestos en lados opuestos del elemento de movimiento, por ejemplo en las posiciones 16A y 16D de sensor de la Figura 1.
Además, para medir el giro del elemento 24, 26 de movimiento alrededor del eje longitudinal del haz de estátor, pueden disponerse dos sensores 16, 16’ de entrehierro paralelos en la dirección transversal del entrehierro 15, como se ilustra en la Figura 2D.
Un valor de referencia para el entrehierro Yref se memoriza en la unidad de procesamiento del inversor 9, 10, 11, 12. El controlador 40 del entrehierro calcula una diferencia entre el valor de referencia del entrehierro Yref y la información de longitud del entrehierro Yact y genera un valor de referencia para la fuerza de atracción Fyref, por ejemplo, la componente de fuerza paralela a la dirección y de la Figura 1, para ajustar la longitud del entrehierro Yact hacia el valor de referencia Yref. El controlador 40 de entrehierro es un controlador de estado que usa el observador 42 para obtener la posición y y la velocidad y’ simuladas (en la dirección del eje y de la Figura 1) de la masa del elemento 24, 26 de movimiento bajo el efecto de la fuerza de atracción estimada Fyref.
En una primera realización, los controladores 40 del entrehierro de los inversores que controlan las unidades de rotor en ambos lados opuestos del haz de estátor se utilizan para ajustar la longitud del entrehierro. En una segunda realización alternativa, en un lado del haz de estátor el valor de referencia para la fuerza de atracción Fyref, se mantiene constante y el controlador de entrehierro se usa solo en relación con las unidades de rotor del otro lado del haz de estátor para ajustar el valor de referencia de la fuerza de atracción Fyref. Esto significa que una o más unidades de rotor de un lado proporcionan una fuerza de atracción constante contra la que actúan los controladores del entrehierro en el otro lado del haz de estátor. En otra alternativa, no se utilizan bobinados de motor/inversores para generar una fuerza de atracción constante Fyref. En cambio, en un lado del haz de estátor, las unidades de rotor de la cara contraria se reemplazan únicamente con imanes permanentes, imanes permanentes que generan una fuerza de atracción hacia la cara lateral del haz de estátor. En el otro lado del haz de estátor, las unidades de rotor con bobinados se controlan con controladores de entrehierro de los inversores para actuar contra la fuerza de atracción de dichos imanes permanentes. Con esta solución, no se necesitan bobinados/inversores de motor para aquellas caras contrarias con imanes permanentes únicamente.
Además, al menos uno de los inversores 9, 10, 11, 12 de un elemento de movimiento común recibe información de posición de desplazamiento xact e información de velocidad de desplazamiento vact del elemento de movimiento. En este caso, la información de posición de desplazamiento Xact y la información de velocidad de desplazamiento se refiere a información de posición/velocidad del elemento de movimiento en la dirección paralela a la dirección del eje x de la Figura 1. En la realización actual, se usa la misma información de posición xact para definir la posición mutua entre la unidad de rotor y los respectivos polos ferromagnéticos para sincronizar el eje d, q de la unidad de accionamiento/inversor con dichos polos 8 ferromagnéticos. Esta información también se utiliza para controlar la posición Xact/velocidad vact del motor a lo largo del haz 1 de estátor. En esta realización, la información de la posición de desplazamiento Xact se recibe desde uno o más sensores 16A, 16B, 16C, 16D pero, alternativamente, puede usarse un sensor independiente. La información de velocidad de desplazamiento vact puede recibirse de un sensor de velocidad independiente, como un codificador o tacómetro, o puede obtenerse de la variación oportuna de la información de posición de desplazamiento Xact (por ejemplo, derivada de tiempo de la información de posición de desplazamiento) que es el caso en esta realización. Uno de los inversores de un elemento de movimiento común actúa como un maestro que realiza el control de posición/velocidad en la dirección de desplazamiento del elemento de movimiento y emite un valor de referencia de fuerza de propulsión Fxref (es decir, componente de fuerza de referencia paralela a la dirección del eje x de la Figura 1) a los otros inversores 9, 10, 11, 12. Otros inversores del elemento de movimiento común actúan como esclavos, que no realizan control de posición/velocidad sino control de fuerza de propulsión solamente. Si dos o más elementos de movimiento están acoplados a un medio de recepción de carga común, como una cabina de elevador común, también es posible que solo un inversor de solo un elemento de movimiento actúe como maestro y todos los demás inversores/elementos de movimiento actúen como esclavos de evitar la interferencia de los controladores de posición/velocidad.
Volviendo a la Figura 4, la unidad de procesamiento del inversor 9, 10, 11, 12 maestro calcula el valor de referencia de posición de desplazamiento xref para establecer un perfil de movimiento previsto para el/los elemento(s) de movimiento controlado(s). El controlador 44 de posición calcula el valor de referencia de velocidad de desplazamiento vref a partir de la diferencia entre la referencia de posición de desplazamiento xref y la posición de desplazamiento del elemento de movimiento Xact en la dirección de desplazamiento x del elemento de movimiento. El controlador 45 de velocidad calcula un valor de referencia de fuerza de propulsión Fxref a partir de la diferencia entre la referencia de velocidad de desplazamiento vref y la información de velocidad de desplazamiento vact.
El valor de referencia de fuerza de propulsión Fxref, el valor de referencia de fuerza de atracción Fyref y la información de longitud del entrehierro Yact se introducen en el modelo 43 magnético, que calcula las componentes de referencia de corriente de eje d y de eje q Idref, Iqref para los bobinados del rotor. En el caso de inversores esclavos, cada inversor esclavo calcula su propio valor de referencia de fuerza de atracción Fyref mediante la información de longitud del entrehierro Yact, pero recibe el valor de referencia de fuerza de propulsión Fxref del inversor maestro. Con estos valores de referencia, así como la información de longitud del entrehierro del sensor 16A, 16B de entrehierro el inversor esclavo calcula los valores de referencia de componente de corriente de eje d y de eje q con el modelo 43 magnético.
El modelo magnético puede consistir en algoritmos, que representan cómo la fuerza de atracción y la fuerza de propulsión del motor dependen de las corrientes del eje d y del eje q, así como de la longitud del entrehierro. Esta representación puede basarse en las siguientes ecuaciones de motor:
Figure imgf000009_0001
en donde id e iq representan las componentes de corriente en el sistema de coordenadas d, q, ad0, add, adq, aq0, aqq, adq, Bdm, Bd , Bq, Ca , fa , y r, S, T, U, V son constantes específicas del motor. Se derivan basándose en reluctancias, que dependen de la geometría del motor. yd y yq son componentes de los ejes d y q del enlace de flujo del motor, t es el paso de polo del motor (2p), y es la longitud del entrehierro entre el rotor y el estátor, y Fx es el valor de referencia de fuerza de propulsión y Fy es el valor de referencia de fuerza de atracción.
en vista de las ecuaciones anteriores, Fx puede representarse como dependiente solo del enlace de flujo magnético y la longitud del entrehierro y:
Figure imgf000010_0001
también Fy puede representarse como dependiente solo del enlace de flujo magnético y la longitud del entrehierro y:
Figure imgf000010_0002
Por lo tanto, las componentes de enlace de flujo magnético y d y y q pueden resolverse mediante las representaciones (3) y (4) cuando los valores (de referencia) de la fuerza de propulsión Fxref y la fuerza de atracción Fyref se reciben desde el controlador 45 de velocidad y el controlador 40 de entrehierro. Los valores de corriente de referencia Idref, Iqref pueden entonces calcularse con las ecuaciones (1) y (2) por medio de las componentes de enlace de flujo magnético y d y y q.
Alternativa o adicionalmente, el modelo 43 magnético puede comprender una tabla, que tiene componentes de corriente de eje d y eje q memorizadas e indexadas por medio de valores de referencia de fuerza de propulsión Fxref, valores de referencia de fuerza de atracción Fyref, y la información de longitud del entrehierro Yact. Para obtener valores más precisos para las componentes de referencia de corriente de los ejes d, q, es posible utilizar la interpolación entre los valores memorizados de la tabla. Los valores de la tabla también pueden determinarse con simulación, por ejemplo, utilizando el método de elementos finitos (FEM).
En el modelo 43 magnético al menos una de la componentes de referencia de corriente del eje d Idref y la componente de referencia de corriente del eje q Iqref de los bobinados del motor se cambia cuando un cambio en al menos uno del valor de referencia de fuerza de propulsión Fxref, el valor de referencia de la fuerza de atracción Fyref y la información de longitud del entrehierro Yact de la unidad 2, 3, 4, 5 de rotor tiene lugar. Por lo tanto, el modelo 43 magnético puede acelerar la adaptación de las unidades de rotor y, por tanto, del elemento de movimiento a condiciones de funcionamiento variables, haciendo que el funcionamiento del elemento 24, 26 de movimiento sea más estable y sensible.
Los valores de referencia de componente de corriente del eje d y del eje q Idref, Iqref se comunican al controlador 41 de corriente, que calcula las referencias de tensión del eje d y del eje q Ud, Uq para los bobinados de la unidad del rotor en función de la diferencia entre los valores de referencia de corriente de los ejes d y q Idref, Iqref y las componentes de corriente de los ejes d y q Id, Iq medidas. La transformación del sistema de coordinación d, q a las componentes de tensión trifásicas Ur , Us , Ut , así como la transformación a partir de medidas de corriente trifásica ír , Is , It a valores de componentes del eje q y d Id, Iq tiene lugar con las transformadas de Park y Clarke, transformadas como tales se conocen en la técnica. Para la sincronización del sistema de coordenadas d, q, se utiliza la información de posición de desplazamiento Xact como se describió anteriormente.
Los componentes de tensión trifásica de la unidad de rotor Ur , Us , Ut se comunican con el modulador 46 de vector de estado PWM (modulador de ancho de pulso) del inversor, que crea los pulsos de control para controlar los conmutadores de estado sólido de la etapa de potencia del inversor para introducir componentes de tensión trifásica modulada a los bobinados de la unidad de rotor. Estos conmutadores de estado sólido pueden ser, por ejemplo, transistores igbt, transistores mosfet, transistores de carburo de silicio y/o transistores de nitruro de galio.
En una realización alternativa, puede lograrse un nivel de rendimiento adecuado con una arquitectura de control simplificada, en la que el controlador 45 de velocidad del inversor maestro emite directamente las componentes de referencia de corriente de eje q.Iqref a los inversores esclavos. Cada inversor esclavo genera la componente de referencia de corriente de eje d Idref por sí mismo, por medio del controlador 40 de entrehierro. Estas componentes de referencia de corriente de d, q Idref, Iqref se comunican entonces directamente con el controlador 41 de corriente, evitando así el uso del modelo 43 magnético, es decir, evitándolo. Esto puede reducir la energía de procesamiento necesaria para el control de velocidad/levitación del elemento 24, 26 de movimiento.
En lugar de que un inversor 9, 10, 11, 12 actúe como maestro, es posible utilizar una unidad de control maestra independiente que puede realizar la función de al menos uno del controlador 40 de entrehierro, el controlador 44 de posición y el controlador 45 de velocidad para uno o más de los inversores 9, 10, 11, 12 y emitir los valores de referencia requeridos a los inversores 9, 10, 11, 12 para controlar el suministro de corriente a las unidades de rotor.
La Figura 5 muestra un sistema de elevador de múltiples cabinas según una realización del tercer aspecto de la invención. El sistema de elevador comprende una pluralidad de cabinas 16 de elevador cada una acoplada a haces 1, 1’ de estátor paralelos (ver Figura 6) por medio de los elementos 24, 26 de movimiento. Las cabinas están en un movimiento circular dentro de dos árboles 17 de elevador paralelos. En cada cabina se instalan cuatro elementos 24, 26, de movimiento 2 por haz 1, 1’ de estátor. Los motores lineales son similares a los dados a conocer en las realizaciones anteriores, por lo que hay 32 unidades de rotor por cabina y 32 inversores por cabina. Todos los inversores de la misma cabina 16 están conectados a un enlace de CC común, de modo que la energía regenerativa que regresa de un inversor de vuelta al enlace de CC puede compartirse con/suministrarse a los otros inversores. Cada cabina 16 tiene una batería, que está conectada al enlace de CC común.
La invención puede llevarse a cabo dentro del alcance de las reivindicaciones de patente adjuntas. Por tanto, las realizaciones mencionadas anteriormente no deben entenderse como que delimitan la invención.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Un método para controlar un motor lineal eléctrico con un aparato de control, motor lineal eléctrico que comprende un haz (1) de estátor longitudinal;
al menos un elemento (24, 26) de movimiento adaptado para moverse a lo largo del haz (1) de estátor; haz de estátor que comprende al menos dos caras (6A, 6B; 6C, 6D) laterales ubicadas en lados opuestos del haz (1) de estátor, portando cada una de las caras (6A, 6B; 6C, 6D) laterales polos (8) ferromagnéticos separados por un paso (8'),
y elemento de movimiento que comprende al menos dos caras (7A, 7B; 7C, 7D) contrarias orientadas hacia las caras (6A, 6B; 6C, 6D) laterales respectivas del haz (1) de estátor,
en el que el elemento de movimiento tiene en al menos una de dichas caras (7A, 7B; 7C, 7D) contrarias al menos una unidad (2, 3, 4, 5) de rotor que tiene al menos un bobinado (74, 76) y al menos un imán (71) permanente, que están dispuestos para actuar conjuntamente con los polos (8) ferromagnéticos de la cara (6A, 6B; 6C, 6D) lateral respectiva del haz (1) de estátor,
y aparato de control que comprende al menos una unidad (9, 10, 11, 12) de accionamiento configurada para suministrar energía eléctrica a la respectiva al menos una unidad (2, 3, 4, 5) de rotor del elemento (24, 26) de movimiento,
comprendiendo el método
- obtener información de posición (Xact) de la posición mutua de los polos (8) ferromagnéticos y estando la al menos una unidad (2, 3, 4, 5) de rotor orientada hacia dichos polos (8) ferromagnéticos, obteniéndose la información de posición en la dirección de desplazamiento (x) de la unidad (2, 3, 4, 5) de rotor
- representar el sistema de coordenadas d, q de dicha al menos una unidad (2, 3, 4, 5) de rotor por medio de la información de posición (Xact) de manera que el eje d de dicha unidad de rotor está en la dirección de los polos (8) ferromagnéticos orientados hacia la unidad de rotor y el eje q es ortogonal al eje d
- obtener información de longitud del entrehierro (Yact) entre los polos (8) ferromagnéticos y la al menos una unidad (2, 3, 4, 5) de rotor orientada hacia dichos polos (8) ferromagnéticos
- suministrar, por medio de la al menos una unidad (9, 10, 11, 12) de accionamiento una componente de corriente de eje d al al menos un bobinado de la al menos una unidad (2, 3, 4, 5) de rotor para ajustar la longitud del entrehierro hacia el valor de referencia dado (Yref), en el que la componente de corriente de eje d se establece en función de la diferencia entre el valor de referencia del entrehierro (Yref) y la información de longitud del entrehierro (Yact) obtenida - obtener información de posición de desplazamiento y/o información de velocidad de desplazamiento del elemento (24, 26) de movimiento
- alimentar con la al menos una unidad (9, 10, 11, 12) de accionamiento al al menos un bobinado de la al menos una unidad (2, 3, 4, 5) de rotor una componente de corriente de eje q en función de la diferencia entre la referencia de posición de desplazamiento (xref) y la información de posición de desplazamiento (Xact) obtenida y/o la referencia de velocidad de desplazamiento (vref) y la información de velocidad de desplazamiento (vact) obtenida para ajustar la posición y/o velocidad de desplazamiento hacia dicha posición y/o referencia de velocidad (xref, vref)
- cambiar al menos una de las componentes de corriente de eje d (id) y la componente de corriente de eje q (iq) de una unidad (2, 3, 4, 5) de rotor que responde al cambio de al menos una de la información de posición de desplazamiento xact, la información de velocidad de desplazamiento (vact) y la información de longitud del entrehierro (Yact)
caracterizado por que:
- al cambiar la al menos una de la componente de corriente de eje d (id) y la componente de corriente de eje q (iq), se proporciona al mismo tiempo un término de corrección a la otra de la componente de corriente de eje d (id) y la componente de corriente de eje q (iq) para compensar el efecto del cambio en la fuerza de atracción y/o fuerza de propulsión del elemento de movimiento.
2. El método según la reivindicación 1, que comprende:
- obtener información de posición (Xact) de la posición mutua de los polos (8) ferromagnéticos ubicados en lados opuestos del haz (1) de estator y las unidades (2, 3, 4, 5) de rotor orientadas hacia dichos polos (8) ferromagnéticos, obteniéndose la información de posición en la dirección de desplazamiento (x) de la unidad (2, 3, 4, 5) de rotor - representar sistemas de coordenadas d, q de dichas unidades (2, 3, 4, 5) de rotor por medio de la información de posición (Xact) de manera que el eje d de cada una de dichas unidades de rotor está en la dirección de los polos (8) ferromagnéticos orientados hacia la unidad de rotor y el eje q es ortogonal al eje d
- obtener información de longitud del entrehierro (Yact) entre los polos (8) ferromagnéticos y las unidades (2, 3, 4, 5) de rotor orientadas hacia dichos polos (8) ferromagnéticos
- suministrar, por medio de las unidades (9, 10, 11, 12) de accionamiento componentes de corriente de eje d independientes a los bobinados de las unidades (2, 3, 4, 5) de rotor en lados opuestos del haz (1) de estator para ajustar la longitud de los entrehierros hacia valores de referencia dados (Yref), en el que las componentes de corriente de eje d independientes se establecen en función de la diferencia entre el valor de referencia del entrehierro (Yref) y la información de longitud del entrehierro (Yact) obtenida.
3. El método según la reivindicación 1 o 2, en el que el elemento (24, 26) de movimiento tiene en al menos una de dichas caras contrarias al menos dos unidades (2, 3; 4, 5) de rotor dispuestas consecutivamente en la dirección de desplazamiento, teniendo cada una de dichas unidades (2, 3; 4, 5) de rotor al menos un bobinado (74, 76) y al menos un imán (71) permanente, que están dispuestos para actuar conjuntamente con los polos (8) ferromagnéticos de la cara (6A, 6B) lateral respectiva del haz (1) de estátor,
y en el que el aparato de control comprende unidades (9, 10, 11, 12) de accionamiento configuradas para suministrar energía eléctrica por separado a las respectivas unidades (2, 3, 4, 5) de rotor de la misma cara (7A, 7B) contraria,
comprendiendo el método:
- suministrar por medio de las unidades (9, 10, 11, 12) de accionamiento componentes de corriente de eje d independientes a los bobinados de las unidades (2, 3; 4, 5) de rotor de la misma cara (7A, 7B) contraria para enderezar la inclinación del entrehierro (15), estableciéndose las componentes de corriente de eje d independientes en función de la diferencia entre el valor de referencia del entrehierro (Yref) y la información de longitud del entrehierro (Yact).
4. El método según una de las reivindicaciones 1 -3, que comprende:
- alimentar con las unidades (9, 10, 11, 12) de accionamiento a los bobinados de las unidades (2, 3, 4, 5) de rotor componentes de corriente de eje q independientes en función de la diferencia entre la referencia de posición de desplazamiento (xref) y la información de posición de desplazamiento (xact) obtenida y/o la referencia de velocidad de desplazamiento (vref) y la información de velocidad de desplazamiento (vact) obtenida para ajustar la posición y/o velocidad de desplazamiento hacia dicha referencia de posición y/o velocidad (xref, vref).
5. El método según una de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende:
- calcular un valor de referencia de fuerza de propulsión (Fxref) en función de la diferencia entre la referencia de posición de desplazamiento (xref) y la información de posición de desplazamiento (xact) obtenida y/o entre la referencia de velocidad de desplazamiento (vref) y la información de velocidad de desplazamiento (vact) obtenida del elemento (24,26) de movimiento
- calcular un valor de referencia de fuerza de atracción (Fyref) en función al menos de la diferencia entre el valor de referencia del entrehierro (Yref) y la información de longitud del entrehierro (Yact)
- cambiar al menos una de la componente de corriente de eje d (id) y la componente de corriente de eje q (iq) de una unidad (2, 3, 4, 5) de rotor que responde al cambio en al menos uno del valor de referencia de fuerza de propulsión (Fxref), el valor de referencia de fuerza de atracción (Fyref) y la información de longitud del entrehierro (Yact) de la unidad (2, 3, 4, 5) de rotor.
6. El método según una de las reivindicaciones 1 - 5, en el que el elemento de movimiento tiene en cada una de dichas caras (7A, 7B; 7C, 7D) contrarias al menos una unidad (2, 3, 4, 5) de rotor que tiene al menos un bobinado (74, 76) y al menos un imán (71) permanente, que están dispuestos para actuar conjuntamente con los polos (8) ferromagnéticos de la cara (6A, 6B; 6C, 6D) lateral respectiva del haz (1) de estátor.
7. El método según una de las reivindicaciones 1 -6, en el que el haz (1) de estátor comprende al menos cuatro caras (6A, 6B; 6C, 6D) laterales ubicadas de dos en dos en lados opuestos del haz (1) de estátor, de manera que las cuatro caras (6A, 6B; 6C, 6D) laterales cubren sustancialmente la circunferencia del haz (1) de estátor, portando cada una de las caras laterales polos (8) ferromagnéticos separados por un paso (8’),
y en el que el elemento (24, 26) de movimiento comprende al menos cuatro caras (7A, 7B; 7C, 7D) contrarias orientadas hacia las caras (6A, 6B; 6C, 6D) laterales respectivas del haz (1) de estátor,
y en el que el elemento (24, 26) de movimiento tiene en cada una de dichas caras (7A, 7B; 7C, 7D) contrarias al menos una unidad (2, 3, 4, 5; 2’, 3’, 4’, 5’) de rotor que tienen al menos un bobinado (74, 76) y al menos un imán (71) permanente, que están dispuestos para actuar conjuntamente con los polos (8) ferromagnéticos de la cara (6A, 6B; 6C, 6D) lateral respectiva del haz (1) de estátor.
8. El método según una de las reivindicaciones 1 - 7, en el que los polos (8) ferromagnéticos son dientes proporcionados en una cara (6A, 6B; 6C, 6D) lateral de una varilla (50) de estátor ferromagnética, dientes (8) que están separados por huecos (8’) de dientes.
9. El método según una de las reivindicaciones 1 - 8, en el que las caras (6A, 6B; 6C, 6D) laterales que portan los polos (8) ferromagnéticos del haz (1) de estator no tienen imanes permanentes ni tampoco bobinados.
10. El método según una de las reivindicaciones 1 - 9, en el que cada una de dichas unidades (2, 3, 4, 5; 2’, 3’, 4’, 5’) de rotor comprende imanes (71) permanentes así como un bobinado (74, 76) de motor, preferiblemente un bobinado de motor trifásico.
11. El método según una de las reivindicaciones 1 - 10, en el que el elemento (24, 26) de movimiento tiene en cada una de dichas caras (7A, 7B; 7C, 7D) contrarias al menos dos unidades (2, 3; 4, 5) de rotor dispuestas consecutivamente en la dirección de desplazamiento, teniendo cada una de dichas unidades de rotor al menos un bobinado (74, 76) y al menos un imán (71) permanente, que están dispuestos para actuar conjuntamente con los polos (8) ferromagnéticos de la cara (6A, 6B; 6C, 6D) lateral respectiva del haz (1) de estátor.
12. El método según una de las reivindicaciones 1 - 11, en el que cada una de dichas unidades (2, 3; 4, 5) de rotor contiene al menos dos rotores (2A, 2B; 3A, 3B; 4A, 4B; 5A, 5B) que tienen bobinados (74, 76) conectados en serie o en paralelo.
13. El método según una de las reivindicaciones 1 - 12, en el que el aparato de control comprende unidades (9, 10, 11, 12) de accionamiento configuradas para suministrar energía eléctrica por separado a las respectivas unidades (2, 3, 4, 5) de rotor del elemento (24, 26) de movimiento de modo que cada unidad (2, 3, 4, 5) de rotor sea alimentada por una unidad (9, 10, 11, 12) de accionamiento independiente.
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