SE431927B - Elektronisk motor for alstrande av en linjer rorelse - Google Patents

Description

711112407- 1 om permanentmagneten. Dessa spolar utnyttjas för att förflytta ankaret fram och åter mellan dettas båda arbetslägen. Ankaret förflyttas från ett första läge till ett andra läge genom att en av spolarna matas så, att den alstrar ett flöde som upphäver permanentmagnetflödet, vilket håller ankaret i det första läget, och genom att den motsatta spolen matas på sådant sätt, att den alstrar ett flöde som adderar sig till permanentmagnetflödet, som strömmar i riktning mot det andra läget.

Ankaret låses sedan ifldet andra läget av permanentmagnetflödet och matningen av spolarna avbrytes. En på axeln monterad fjäderanordning är anordnad att alstra tillräcklig fjäderkraft för att säkerställa en stängning av ventilen samtidigt som den uppvisar tillräcklig styvhet för att förhindra en återstudsning hos ventilen eller axeln.

Dessa kända anordningar har varit förknippade med problem då *det gäller att under bibehållande av en kompakt konstruktion hos mo- torn alstra ett magnetfält som har tillräcklig styrka för att ge upp- hov till önskad kraft. Det i patentskriften 3 755 699 föreslagna ut- nyttjandet av separata magneter och poler befrämjar uppkomsten av mag- netiska läckflöden, vilket innebär att det användbara magnetfältet och verkningsgraden hos motorn minskar. Den i patentskriften 3 772 540 föreslagna användningen av ett magnetiskt ledande material mellan den cirkulära permanentmagneten och ankaret medför en ökning av läckflödet.

De kända anordningarna uppvisar även den olägenheten att det är svårt att detektera en felaktig spole och att motorn blir helt funktionsoduglig så snart ett fel uppstår på en av spolarna. Vid den i patentskriften 3 755 699 beskrivna anordningen utnyttjas en enda elektrisk spole, vilket innebär att ett fel hos denna spole gör anord- ningen helt obrukbar. Vid anordningen enligt patentskriften 3 772 540 utnyttjas visserligen två spolar. Då dessa är seriekopplade, kommer emellertid ett fel hos en av spolarna att göra anordningen oanvändbar.

Uppfinningen har till ändamål att undanröja de vid de kända anordningarna föreliggande olägenheterna och åstadkomma en motor av kompakt utförande och med maximal verkningsgrad; För detta ändamål kan man enligt uppfinningen utnyttja en segmentuppdelad permanentmagnet- konstruktion av samariumkobolttyp, som är monterad omedelbart intill ett rörligt ankare. Vidare kan man utnyttja en av flera enskilda magnet- spolarbestående spolanordning, vid vilken spelarna är individuellt styrda. Dessutom kan en övervakningskrets finnas för detektering och frånkoppling av en eventuellt felaktig spole och åstadkommande av ett alarm då ett dylikt fel uppträder. 7712407-1 3 Uppfinningen siktar även till att åstadkomma en motorkonstruk- tion som uppvisar ett mer koncentrerat magnetfält än kända anordningar av jämförbar storlek och att möjliggöra maximalt utnyttjande av detta magnetfält. Uppfinningen avser även att åstadkomma en motor, vid vilkfl- den alstrade rörelsen kontinuerligt kan styras i beroende av en in- kommande elektrisk signal.

Uppfínningen, varsnärmare kännetecken framgår av patentkraven, kommer nedan att beskrivas mer i detalj under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka fig. i visar en längdsektion genom en motor, enligt en såsom exempel vald utföringsform av uppfinningen, åskådliggörande motorns principiella uppbyggnad, fig. 2 en sektion utmed linjen TI-II i fig. l, åskådliggörande en segmentuppbyggd permanentmagnet hos motorn, fig. 3 en ändvy av en i motorn ingående olinjär fjäder av cantilevertyp, fig. H ett diagram, åskådliggörande uppträdande magnetkrafter och fjäderkrafter, fig. 5 en schematisk illustration av i motorn alstrade manget- flöden, fig. 6 en delvy, i längdsektion, av en motor av något modifier utförande, fig. 7 ett blockschema över en styrutrustning för den i fig. l visade motorn samt fig. 8 en principskiss, delvis i sektion, åskådliggörande an- slutningsdetaljer för motorn, en av denna styrd ventil och ett av ven- tilen påverkat manöverorgan.

I fig. l visas en elektromagnetisk motor 10, vars stomme eller hölje innefattar två väsentligen symmetriska höljesdelar 12 och lä, som är förbundna med eriav kiseljärn bestående magnetisk enhet 16.

En omagnetisk stångeller axel 18, som innefattar tre delar 20, 22 och 2%, äriözskjutbart monterad i två lager 26, som är belägna i var sin av de båda höljesdelarna. Axeldelen 20 är monterad inuti den ihåliga axeldelen 22 och sträcker sig genom höljesdelen 12, varvid dess ena ände utskjuter utanför denna hö1jesdel.och tjänar till att möjliggöra en anslutning av motorn till ett yttre organ. En gängad nippel 28 är monterad på det utskjutande ändpartiet hos axeldelen 20 för att under- lätta en dylik anslutning. Damm, vatten och främmande partiklar hindra. från att intränga i stomdelen 12 av en gummimanschett 30, som är tätande anordnad mellan axeldelen 20 och höljesdelen 12. 7ï7f1ï24fl7- 1 4 Ett ankare 32 av elektromagnetiskt ledande material uppbäres av den omagnetiska axeln 18 vid ett nära motorns mitt beläget ställe.

Två stift 3% och 36 sträcker sig radiellt genom ankaret och axeln 18 och åstadkommer härigenom en stel förbindning mellan ankaret och axeln samtidigt som de förbinder de tre axeldelarna 20, 22 och 2% med va- randra så att dessa tillsammans kommer att bilda en sammanhängande enhet. Stiftet 3% sträcker sig radiellt genom ankaret, axeldelen 22 och axeldelen 20, medan stiftet 36 sträcker sig radiellt genom ankarei. och axeldelen 2%.

För att normalt hålla ankaret och den omagnetiska axeln i ett centrerat läge finns en fjäderanordning på vardera sidan om ankaret inuti höljesdelen 12 resp. lä. Den i delen 12 belägna fjäderanordningef innefattar en fjäderskâl 38, som vid sin ena ände är försedd med en urtagning 40 för upptagande av det ena ändpartiet hos axeldelen 22.

Vid sin andra ände uppvisar fjäderskålen 38 ett diameterförminskat parti #2 och en intill detta liggande ansats H3, som bildar en stödyta för den ena änden hos en skruvlindad tryckfjäder HM. Fjädern anligger med sin andra ände mot en bricka H6. Fjäderskålen 38, tryckfjädern Ha och brickan M6 hålles i läge av en låsplugg H8, som är fixerad vid höljesdelen 12 med hjälp av skruvar 50.

En liknande fjäderanordning är anordnad inuti höljesdelen lä.

Denna fjäderanordning innefattar en fjäderskål 52, som vid sin ena ände är försedd med en urtagning 54 för upptagande av det ena ändparti~ hos axeldelen 2%, medan den vid sin andra ände uppvisar en diameter- förminskad del 56 och en intilliggande ansatsyta 57, vilken bildar en stödyta för den ena änden hos en tryckfjäder 58. Vid sin andra ände anligger fjädern 58 mot en bricka 60, vilken tillsammans med fjädern 5 och fjäderskålen 52 fasthålles inuti höljesdelen 14 med hjälp av en låsplugg 62, som är fäst vid höljesdelen lä med hjälp av skruvar 6%.

Såsom förut nämnts, har de på var sin sida om ankaret anordnad- tryckfjäderanordningarna till uppgift att säkerställa att ankaret nor- malt hålles i ett centrerat läge. Brickorna H6 och 60 tjänar till att möjliggöra en justering av sammantryckningen av fjädrarna 4% resp. 58 och därmed en justering av ankarets centrering.

Ankaret och den omagnetiska axeln kan förflyttas inuti motor- höljet genom verkan av ett elektromagnetiskt fält som alstras av en permanentmagnet 66 och fyra elektromagnetspolar 68, 70, 72 och 7%.

För att möjliggöra en ökning av den av motorn alstrade mekaniska kraff och rörelselängden under bibehållande av en kompakt kontruktion hos motorn har permanentmagneten framställts av samariumkobolt. Detta material kan alstra ett flöde med mycket högre magnetomotorisk kraft 7712407-1 5 än konventionella magneter. Denna högre magnetomotoriska kraft gör del även möjligt att låta motorn arbeta med större luftgap, vilket medför att rörelsesträckan kan göras större än vad som är möjligt vid använd- ning av en konventionell permanentmagnet. En ytterligare fördel med användningen av samariumkobolt är att detta material kräver en högre avmagnetiseringskraft än andra magnetiska material, vilket minskar risken för oavsiktlig avmagnetisering. Permanentmagneten utgör en del av magnetanordningen lö och är monterad kring omkretsen hos det rörlig ankaret 32. lermanentmagneten är polariserad i riktning radiellt inåt mot det rörliga ankaret. Genom att montera permanentmagneten omedelbar intill det rörliga ankaret kan man minska läckflödet, eftersom det enda läckflöde som kan uppkomma är ett flöde från magnetens innerkant till ytterhöljet. I syfte att åstadkomma en flödesväg mellan permanent- magneten och ytterhöljets båda delar l2 och 1% har den återstående delen 76 av magnetanordningen 16 framställts av kiseljärn och mon- terats kring permanentmagnetens omkrets.

En av flera magnetspolar bestående elektromagnetanordning fint: för åstadkommande av en rörelse hos ankaret och den omagnetiska axeln. henna anordning, som innefattar två spolar på vardera sidan om per- manentmagneten, möjliggör fortsatt drift av motorn även då ett fel uppträder i någon av de enskilda magnetspolarna. Anordningen medger i själva verket att motorn kan arbeta om endast en av magnetspolarna fungerar. I sådant fall alstrar motorn emellertid en mindre maximal kraft och tål den en mindre belastning än om två eller flera spolar är i funktion. Magnetspolarna 68 och 70 är fast monterade inuti höljes- delen l2 på den ena sidan om permanentmagneten, medan magnetspolarna 72 och 7% är fast monterade i höljesdelen lä på den motsatta sidan om permanentmagneten. Varje spole är dimensionerad för tillräckligt hög strömstyrka för att den skall medge fortsatt drift av motorn även vid fel i en eller flera av de enskilda spolarna.

För att möjliggöra en avkänning av läget för den omagnetiska axeln finns två motorlägesgivare 80 och 81, av vilka givaren 81 icke cvisats i fig. l men schematiskt antytts i fig. 7. Givaren 80 är mon- Lerad vid plaggen 62 och den är förbunden med en arm 82, som med hjälp lager 8% och en mutter 86 är monterad vid den yttre änden hos axeldelt 2% för att röra sig tillsammans med denna. För att förhindra skador på givarna och hindra främmande partiklar från att intränga i motorn är en aluminiumkåpa 88 anordnad att omge givaranordningen. Denna kåpa är fäst vid pluggen 62 med hjälp av skruvar 90. Givaren 81, som är monterad symmetriskt mittför givaren 80, påverkas 1 likhet med den sistnämnda givaren av armen 82. Givaren 81 har schematiskt antytts i tig. 7. 7741124407- 1 6 Såsom tydligast framgår av fig. 2, är permanentmagneten 66 mon- terad kring den yttre omkretsen hos ankaret 32, varvid ett radiellt luftgap 92 finns mellan permanentmagneten och ankaret. Permanentmagnet är framställd av samariumkobolt och är uppbyggd av ett flertal delar 9%, som är anordnade 1 närmelsevis cirkulär form. Såsom förut nämnts, utnyttjas samariumkobolt såsom material i permanentmagneten för att man skall kunna åstadkomma en högre magnetomotorisk kraft än vad som kan erhållas vid en konventionell permanentmagnet. Motorn alstrar så- lunda en hög utkraft samtidigt som den ändå uppvisar en kompakt kon- struktion. Den höga mangetomotoriska kraften medger även användning av större luftgap, vilket utnyttjas till att möjliggöra en ökad slaglängd hos motorn. För att åstadkomma maximal magnetomotorisk kraft och minst möjliga läckflöde har varje del 9% hos permanentmagneten utformats men två radiellt orienterade ytor 96, medelst den anligger mot motsvarande ytor hos närbelägna delar av magneten. ' , D Den omagnetiska axelns och ankarets gemensamma linjära rörelse är proportionell mot de till magnetspolarna matade strömmarna. För att åstadkomma denna proportionalitet har tryckfjädrarna HM, 58 och canti- leverfjädrarna 78 (fig. 1) anordnats att tillsammans alstra en resul- terande fjäderkraft för motverkan av ankarets förflyttning, vilken är större än den på ankaret verkande magnetkraften och vilken ökar linjär=: med magnetkraften. Magnetkraften ökar icke-linjärt då ankaret närmar sig ett från mittläget maximalt förskjutet läge. Tryckfjädrarna uppvis-' linjär fjäderkaraktäristik. De kan därför icke själva kompensera den olinjära ökningen i magnetkraften som uppkommer då ankaret närmar sig ettdera ändläget. Emellertid kommer cantileverfjädrarna, som har en olinjär fjäderkaraktäristik, att motverka ankarets rörelse då ankaret närmar sig ettdera ändläget, varvid de tillsammans med tryckfjädrarna kan kompensera den olinjära ökningen i magnetkraften. Det beskrivna fjäderarrangemanget gör det därmed möjligt att erhålla ett propor- tionellt förhållande mellan ankarets rörelse och den till magnet- spelarna matade strömmen.

Den konstruktiva utformningen av en av cantileverfjädrarna 78 framgår av fig. 3. Fjädern består av en fästplatta 98 med ett hål 100 för axeln l8. Fyra bladfjädrar lO2 utskjuter i inbördes 900 förskjutna riktningar från fästplattan. Varje bladfjäder uppvisar vid sin yttre ände ett utsprång 10%, som är avsett att samverka med en yta lO5 hos motorns stomme.

Den verkan som-erhålles genom utnyttjande av såväl linjära tryckfjädrar som olinjära fjädrar av cantilevertyp illustreras i fig. 7712407-1 7 i vilken den vertikala axeln representerar fjäderkraften i kilopond, medan den horisontella axeln representerar ankarets rörelse i míllimei kurvan A visar den av de linjära tryckfjädrarna alstrade kraften. kurvan B visar den i motorn alstrade magnetkraften som funktion av ankarets rörelse och åskådliggör tydligt den olinjära ökningen i magnc' kraften då ankaret närmar sig en maximal förfiyttningssträcka av l,H mm. Kurvan C visar skillnaden mellan den av tryckfjädramæaalstrade. av kurvan A representerade fjäderkraften och den av kurvan B represen- terade magnetkraften. Kurvan C visar sålunda den resulterande kraft som strävar att centrera ankaret i motorn. Såsom framgår av kurvan C, avtar denna kraft då ankaret närmar sig sitt ytterlighetsläge. Ankaret: rörelse skulle därför, om ankaret påverkades enbart av tryckfjädrarna, icke bli proportionell mot den till magnetspolarna matade strömmen.

Den av kurvan C åskådlíggjorda minskningen i den resulterande centre- ringskraften kompenseras dock med hjälp av de olinjära cantilever- fjädrarna. Kurvan D visar den totala fjäderkraft som erhålles genom utnyttjande av såväl de linjära kompressionsfjädrarna som de olinjära cantileverfjädrarna. Kurvan E åskådliggör den verkliga resulterande centreringskraften, vilken utgör skillnaden mellan kurvorna D och B.

Såsom framgår av kurvan E, ökar den verkliga resulterande centrerings~ kraften linjärt i förhållande till ankarets rörelse då ankaret närmar sig sitt ytterlighetsläge. Ankarets rörelse kommer följaktligen att bli proportionell mot den till magnetspolarna matade strömmen.

Arbetssättet hos motorn beskrives nedan under hänvisning till fig. 5. Då någon ström icke flyter genom magnetspolarna 68, 70, 72 och 7%, kommer ankaret att hållas i det visade centrerade läget av tryckfjädrarna kk och 52. Detta innebär att de axiella luftgapen 106 och 108 på vardera sidan om ankaret 32 kommer att vara inbördes lika stora. Luftgapet lO6 motsvarar avståndet mellan ankarets ena sida och stommens del 12, medan luftgapet 108 motsvarar avståndet mellan ankarr motsatta sida och stommens del lä. Permanentmagneten 66 alstrar i moto: ett magnetflöde, vilket åskådliggjortsmed hjälp av fältlinjerna 110 och ll2. Fältlinjerna llO sträcker sig från permanentmagneten över det radiella luftgapet 92, genom ankaret, över det axiella luftgapet lO6 och tillbaka till permanentmagneten genom stommens del l2 och den av kiseljärn bestående delen 76. På motsvarande sätt sträcker sig . fältiinjerna ll2 från permanentmagneten över det radiella luftgapet 92 galom ankaret över det axiella luftgapet 108 och tillbaka till per- manentmagneten genom höljesdelen ik samt delen 76. Fältlinjerna ll0 och ll2 kommer att vara inbördes symmetriska då de axiella luftgapen L och l08 har inbördes lika stcrlek. En förflyttning av ankaret kan 77:11 “2-f4-07-- 1 8 åstadkommas genom strömmatning av magnetspolarna. Då ankaret skall förflyttas åt höger, matas magnetspolarna med ström ¿ den med pilarna 114 betecknade riktningen. Matningsströmmen ger upphov till ett till- skottsflöde som illustrerats med hjälp av fältlinjerna 1l6. Dessa fältlinjer sträcker sig utmed en sluten bana över det axiella luft- gapet 106, genom ankaret 32, över det axiella luftgapet 108, genom höljesdelen la samt genom delen 76 och höljesdelen 12. Det resulterand. magnetflödet genom det axiella luftgapet 106 minskas av flödet 116 som är motriktat det av permanentmagneten alstrade flödet 110. Det re- sulterande magnetflödet i det axiella luftgapet 108 ökas däremot, eftersom det av permanentmagneten alstrade flödet 112 och det av magnet' spolarna alstrade flödet 116 har inbördes lika riktning. Detta innebär att ankaret utsättes för-en resulterande kraft som strävar att för- flytta detsamma åt höger. Den sträcka ankaret förflyttas kommer att vara proportionell mot den till magnetspolarna matade strömmen. Anled- ningen härtill är de resulterande fjäderkrafter som på tidigare under hänvisning till fig. M beskrivet sätt utövas på ankaret av tryck- fjädrarna kk, 52 och cantileverfjädrarna 78. Då ankaret rör-sig åt höger minskas det axiella luftgapet 108, varvid en del av det magnet- flöde från permanentmagneten som tidigare passerat utmed fältlinjerna 110 avlänkas för att i stället passera utmed fältlinjerna 112. Emeller-f tid kommer den av det omdírigerade permanentmagnetflödet alstrade kraften att förändras proportionellt mot ökningen i den totala fjäder- kraft som utövas av tryckfjädrarna och cantileverfjädrarna. Ankarets förflyttning kommer därför att bli proportionell mot den till magnet- spolarna matade strömmen.

Fig. 6 åskådliggör ett alternativt utförande av motorn, varvid man i stället för cantileverfjädrarna 78 enligt fig. l använder stopp- organ 118 för att begränsa den axiella rörelsen hos ankaret 32 och den omagnetiska axeln 18. Dessa stopporgan, som är framställda av omagne- tiskt material och anordnade vid var sin sida hos ankaret, uppvisar vart och ett en tjocklek motsvarande ungefär hälften av den längd som vardera luftgapet 106 resp. 108 har då ankaret är centrerat.

Såsom förut nämnts, är motorn anordnad att alstra en mot den till magnetspolarna matade strömmen proportionell rörelse och är den försedd med en av flera spolar bestående spolanordning, som är avsedd att möjliggöra fortsatt drift av motorn vid uppträdande fel i enstaka magnetspolar. För att möjliggöra ett utnyttjande av dessa konstruktiva egenskaper utnyttjas en styr- och övervakningsutrustning, som visas i fig. 7. Motorn 10 är anordnad att påverka en styrventil 120, som i sin tur är anordnad att påverka ett manöverorgan 122. Detta manöver- 7712407-1 9 organ uppvisar en utgående axel 124 för anslutning till en för styr- ning avsedd yttre anordning.

Motorn, styrventilen och manöverorganet har i fig. 7 visats endast schematiskt. Det verkliga fysiska arrangemanget och de verk- liga fysiska förbindningarna mellan motorn, styrventilen och manöver- organet framgår tydligast av fig. 8. Styrventilen är utförd såsom en dubbel tandemenhet som utnyttjas för att tillföra hydraulvätska till manöverrorganet för förflyttning av dettas utgående axel. Styrventilen är försedd med tvâ inloppsportar Fl och P2 för hydraulvätska och två returportar hl och H2 samt fyra utloppsportar 126, vilka matar fyra kammare 128a, l28b, l28c och l28d i manöverorganet. Hydraulvätske- flödet från styrventilen till de olika kamrarna i manöverorganet styrs av två ventílslider 130, vilka är förskjutbart anordnade i ventilen och förbundna med varandra på sådant sätt, att de utför gemensamma rörelser. Läget för ventilsliderna bestämmer det tillförda trycket till manöverorganets olika kammare och därmed läget för manöverorganei; utgående axel. Om man exempelvis önskar förflytta manöverorganets ut- gående axel åt höger, bringas motorn 10 att förflytta ventilsliderna åt vänster, så att hydraulvätska kan strömma från ventilportarna Pl och t2in i manöverorganets kammare l28a och l28c. Genom sin initiella rörelse åstadkommer ventilsliderna även en strömningsväg från kamrarna l28b och l28d till returportarna Rl resp. R2, så att trycketi dessa kammare minskas. Detta innebär att man erhåller en resulterande kraft för förflyttning av manöverorganets utgående axel åt höger.

En önskad rörelse hos den elektriska motorn alstras gaiom att ström matas till magnetspolarna 68, 70, 72 och 74 från de i fig. 7 visade ingående ledningarna l32, 13%, l36 resp. l38. För att möjliggör en avkänning av motorns läge finns två lägesgivare 80, 81, av vilka givaren 80 alstrar två identiska utsignaler över ledningarna l%0 och l%2. Dessa utsignaler är också identiska med två utsignaler som alstra. av givaren 81 och avges på ledningarna läs och 146. För avkänning av läget hos manöverorganet finns fyra lägesgivare l%8, 150, 152 och l5H, vilka år anordnade att alstra identiska utsignaler på ledningarna åäö, 156, 160 resp. 162.

Den ovan beskrhnn anordningen alstrar fyra separata signaler representerande motorns läge och fyra separatasignaler representerande manöverorganet läge. Dessa signaler utnyttjas till att åstadkomma en multipel styrning som gör det möjligt att driva motorn även om fel skulle uppstå i enstaka magnetspolar. I styranordningen jämföres ström- men i varje spole på permanentmagnetens ena sida med strömmen i mot- svarande spole på permanentmagnetens andra sida. Denna jämförelse medg 77 :124-(17 - 1 10 en detektering av en felaktig spole och utnyttjas för att frånkoppla en dylik spole samt motsvarande spole på permanentmagnetens andra sida.

Vid en dylik frånkoppling av två magnetspolar kommer motorn att kunna fortsätta att arbeta med hjälp av det återstående paret av magnet- spolar. Denna fortsatta drift av motorn är möjlig till följd av att varje spole är försedd med en separat servoförstärkare, varvid varje servoförstärkare har tillräcklig strömkapacitet för att driva motorn.

De båda paren av magnetspolar, som vart och ett består av en spole på vardera sidan om permanentmagneten, är försedda med inbördes lika styrutrustning. Av denna anledning är det tillräckligt att nedan beskriva styrningen av spolarna 68 och 72, eftersom styrningen av spolarna 70 och 7% är av motsvarande slag. Vidare påpekas att styrut- rustningen för spolen 72, som beskrives senare, aktiveras samtidigt med styrutrustningen för spolen 68, vilken skall beskrivas först.

Den för strömtillförsel till magnetspolen 68 tjänande styranordningen innefattar en för lägesstyrning tjänande manöverspak 16%, som är ansluten till en av densamma påverkad signalgivare 166. Med 168 be- tecknas en krets för demodulering, vågformning och filtrering, vilken är ansluten till givarens 166 utgång och anordnad att mata en servo- förstärkare 170. Kretsen 168 innefattar en buffertförstärkare för bru:~ dämpning, en demodulator för utvinning av en signal representerande manöverspakens 164 läge samt ett filterorgan för filtrering av den utvunna signalen. Servoförstärkaren 170 är via ledningen 132 ansluten till magnetspolen 68. Manöverspaken kan förflyttas i en första riktninf för att alstra en ström med en första polaritet från servoförstärkaren 170 i syfte att bringa motorn att röra sig i en första riktning, medan den kan förflyttas i motsatt riktning för att alstra en ström av mot- satt polaritet från servoförstärkaren och härigenom bringa motorn att röra sig i motsatt riktning. Strömmatningen av magnetspolen 68 bringar motorn 10 att påverka ventilen 120, som i sin tur påverkar manöver» organet 122.

I syfte att säkerställa att den elektriska motorn och manöver- organet förflyttas till korrekt läge finns en återkoppling till servo- förstärkaren. Ãterkopplingsslingan innefattar motorlägesgivaren 80, som är ansluten till servoförstärkaren 170 via ledningarna 1H0 och 142 samt en manöverorganslägesgivare 150, som är ansluten till servo- förstärkaren 170 medelst ledningen 156. Ãterkopplingen medför en ändring av styrströmmen till magnetspolen 68 om detta erfordras för att manöverorganets utgående axel 12% skall uppnå korrekt läge. För brusreducering finns tvâ buffertförstärkare 172 och 174, som är in- 7712407-1 ll kopplade i ledningarna 1kO resp. lk2 mellan givaren 80 och en sum- merande förstärkare 176. Buffertförstärkarnas utgångarär anslutna till förstärkaren 176, vilken summerar de båda utsignalerna från buffert- förstärkarna och alstrar en utsignal till en demodulerande krets 178.

Demodulatorkretsen uninner en signal som representerar motorns läge och matar denna signal till servoförstärkaren 170. För brusreducering och utvinning av en signal som representerar manöverorganets läge finns en buffert- och demodulatorkrets 180, som är inkopplad i led- ningen lS6 mellan givaren 150 och servoförstärkaren 170. Utsignalerna från kretsarna 178 och 180 matas till servoförstärkaren 170, i vilken de summeras med inkommande ordersignaler från kretsen 168. Om denna summering icke ger upphov till någon felsignal, indikerar detta att motorn och manöverorganet har förflyttats till korrekta lägen, varvid servoförstärkaren icke ändrar sin utsignal. Om emellertid en felsignai aläras, vilket indikerar att manöverorganets utgående axel 12% behöver förflyttas ytterligare, kommer servoförstärkaren att ändra den av densamma avgivna styrströmmen till magnetspolen 68 i beroende av fel- signalen så att manöverorganets axel bringas att inta det önskade läge En liknande styranordning utnyttjas för styrning av strömmen till magnetspolen 72, som är belägen på motsatt sida om permanent- magneten i förhållande till spolen 68. Denna styranordning innefattar manöverspaken 16k och en andra till denna ansluten signalgivare l82, vars utgång är ansluten till en såsom demodulator, vågformare och filter tjänande krets 18%, som har sin utgång förbunden med en andra servoförstärkare 186. Kretsen 18k innefattar en buffertförstärkare för brusdämpning, en demodulator för utvinning av en signal represen- terande manöverspakens läge samt ett filter för filtrering av den ut- vunna signalen. Servoförstärkaren 186 är via ledningen 136 ansluten till spolen 72. Manöverspaken kan förflyttas i en första riktning för att alstra en ström med en första polaritet från servoförstärkaren 186 och bringa motorn att röra sig i en första riktning, medan den kan förflyttas i motsatt riktning för att alstra en ström av motsatt po- laritet på utgången från servoförstärkaren och härigenom bringa motorn att röra sig i motsatt riktning. Strömmatningen av spolen 72 medför att motorn 10 påverkar ventilen 120 som i sin tur påverkar manöver- organet 122.

För att säkerställa att motorn och manöverorganet skall nå korrekta lägen finns återkopplingar till servoförstärkaren 186, lik- nande de förut beskrivna âterkopplingarna till servoförstärkarna 170. Äterkopplingsorganen innefattar motorlägesgivaren 80, som är ansluten till servoförstärkaren 186 via ledningarna 140 och 142, samt en 77124117- 1 12 manöverorganslägesgivare IM8, vilken är förbunden med servoförstärkare 186 via ledningen 158. Dessa återkopplingsorgan ger upphov till en ändring av den till magnetspolen 72 matade strömmen, om detta er- fordras för att manöverorganets utgående axel 12% skall inta korrekt läge. Såsom tidigare nämnts, finns för brusreducering avsedda buffert- förstärkare 172 och 174 i ledningarna 140 resp. 142. Buffertförstärkar nas utgångar är anslutna, förutom till förstärkaren 176, även till en summerande förstärkare 188. Förstärkaren 188 summerar de båda ut- signalerna från buffertförstärkarna och alstrar en utsignal till en andra demodulerande krets 190, som utvinner en signal representerande motorläget och matar denna signal till servoförstärkaren 186. För brusreduceríng och utvinning av en signal representerande manöver- organets läge finns en buffert- och demodulatorkrets 192, som är in- kopplad i ledningen 158 mellan givaren 1H8 och servoförstärkaren 186.

Utsignalerna från kretsarna 190 och 192 matas till servoförstärkaren, i vilken de summeras med inkommande ordersignaler från kretsen 18%.

Om denna summering icke ger upphov till någon felsignal, innebär detta att motorn och manöverorganet har förflyttats till korrekta lägen, varvid servoförstärkaren icke ändrar den av densamma avgivna strömmen.

Om emellertid en felsignal erhålles, indikerar detta att den utgående axeln 12% från manöverorganet behöver förflyttas ytterligare , varvid servoförstärkaren ändrar den av densamma avgivna strömmen till magnet- spolen 72 i beroende av felsignalen, så att önskat läge för axeln 12% uppnå s .

En gemensam strömförsörjningsenhet 19% finns för matning av de till styrutrustningen för magnetspolarna 68 och 72 hörande givarna.

Denna strömförsörjningsenhet alstrar en spänning, som på ledningen 196 matas till givarna 166 och 182, till givaren 80 och till givarna IÄ8 och 150. Strömförsörjningsenheten alstrar dessutom referensspänningar som på nedan beskrivet sätt användes i feldetektorkretsar.

Av den föregående beskrivningen framgår att styrutrustningen för de båda magnetspolarna 68 och 72 under utnyttjande av de till- hörande separata servoförstärkarna kan variera strömmeni respektive spole för inställning av motorns 10 läge och därmed även av manöver- organets 122 läge. Servoförstärkarna kan vidare utnyttjas för att med hjälp av lägesgivarna kontrollera om läget för manöverorganet resp. motorn är korrekt och, om så erfordras, ändra matningsströmmen till magnetspolarna så att motorn och manöverorganet bringas att inta kor- rekta lägen. Dessutom finns en utrustning för detektering av eventuellï fel i någon av spolarna 68 och 72, i strömförsörjningsenheten 19% och 7712407-1 13 i lägesgivaren 80 för motorn. Om ett fel detekteras, frånkopplas spelarna 68 och 72 och alstras en alarmsignal.

Den för detektering tjänande utrustningen innefattar en logisk krets 20%, vilken Lillföres insignaler från en spolströmkomparator 198, en lägesgivarövervakningskrets 200 och en matningsspänningsövervakningH krets 202. Om något fel icke uppträder, mottar den logiska kretsen 20% kontinuerliga insignaler från kretsarna 198, 200 och 202 och avger den i sin tur en kontinerlig signal dels till ett relä 206 för att hålla detta i aktiverat tillstånd, dels till ett alarmorgan 208 för att håll> detta i passivt tillstånd. Reläet 206 har tvâ i vilotillståndet öppna kontakter 209, som slutes då reläet aktiveras. Den ena av reläkontaktel na är inkopplad i serie med servoförstärkaren 170 och spolen 68, medan den andra reläkontakten är inkopplad mellan servoförstärkaren 186 och spolen 72. Ett eventuellt uppträdande fel ger upphov till ett avbrytan; av någon av insignalenæztill den logiska kretsen, varvid denna upphör att utsända ein utsignal till reläet och alarmorganet. Härvid faller reläet, varvid dettas kontakter och spolarna 68 och 72 frånkopplas.

Vidare skiftar alarmorganet till alarmtillstånd.

För detektering av eventuellt fel hos endera magnetspolen 68 eller 72 mottar komparatorn l98 ínsignaler från servoförstärkarnas 170 och l86 utgångar på ledningarna l32 resp. 13%. Komparatorn jämför de till spolarna 68 och 72 matade strömmarna med varandra och alstrar en skillnadssignal. Komparatorn avger en utsignal till den logiska krets: 20%, om skillnadssignalen är lägre än en referensspänning 2l0 och högre än en referensspänning 212. Om emellertid skillnaden mellan de två strömmarna ligger utanför de av referensspänningarna 210 och 21 fastställda gränserna, kommer komparatorn att avbryta utsändningen av sin utsignal till den logiska kretsen 20%. Kretsen 20% upphör härvid i sin tur att utsända sin utsignal, varvid reläet 206 faller och detta: kontakter 209 öppnas, vilket medför att matningsströmmen till spolarna 68 och 72 upphör. Vidare medför avbrytandet av utsignalen från den logiska kretsen 20% även att alarmorganet 208 övergår till alarm- tillstånd.

För detektering av eventuellt fel hos motorlägesgivaren 80 mottar övervakningskretsen 200 insignaler från de båda buffertför- stärkarna 172 och l7%. Övervakningskretsen 200 innehåller en summeranu förstärkare, som summerar insignalerna från buffertförstärkarna. Över- vakningskretsen alstrar en utsignal till den logiska kretsen 20% under förutsättning att summaspänningen är lägre än en referensspänníng 21% och högre än en referensspänning 216. Om summaspänningen emellertid 771-224107- 1 l% ligger utanför de av referensspänningarna 21% och 216 fastställda gränserna, kommer övervakningskretsen 200 att upphöra att utsända en utsignai till den logiska kretsen 20%. Denna krets upphör härvid i sin tur att avge sin utsignal, varvid reläet 206 faller och kontakterna 209 öppnas, så att spolarna 68 och 72 frånkopplas och alarmorganet övergår till alarmtillstånd.

För detektering av eventuellt fel hos matningspänningskretsen l9% mottar övervakníngskretsen 202 en insignal från kretsen 19%. Över- vakningskretsen 202 utnyttjar den inkommande matningspänningssignalen för att med hjälp av ett inverterat transistorpar alstra en utsignal till den logiska kretsen 20% under förutsättning att den samtidigt mottar såväl en referensspänning 218 som en referensspänning 220. Dess referensspänningar 218 och 220 alstras genom utnyttjande av utspän- ningar från matningsspänníngskretsen 19%. Om någon av referensspän- ningarna 218 och 220 uteblir, avbrytes utsignalen från kretsen 202 till kretsen 20%, varvid den sistnämnda kretsen i sin tur upphör att avge någon utsignal. Härvid faller reläet 206 och öppnas dettas kon- takter 209, varigenom magnetspolarna 68 och 72 frånkopplas. Dessutom skiftar alarmorgaiet till alarmtillstånd.

För enkelhets skull har styrutrustningen för motorns magnet- spolar ovan beskrivits endast under hänvisning till de båda magnet- spolarna 68 och 72. Såsom förut nämnts är spolen 68 monterad på den ena sidan om permanentmagneten 66, medan spolen 72 är anordnad på mot- satt sida om permanentmagneten. De styrorgan som hör till spolarna 70 och 7%, vilka är belägna på inbördes motsatta sidor om permanent- magneten, är identiskt lika styrorgææn för spolarna 68 och 72. Spolarn 70 och 7% är sålunda försedda med av manöverspaken påverkade givare 222 och 22%, motorlägesgivare 81 samt manöverorganslägesgivare 152 och 15%. Dessutom finns en med 226 betecknad utrustning som innefattar en dubbel uppsättning servoförstärkare, en andra matningsspänningskrets samt en feldetekteríngskrets. Av fíg. 7 kan lätt utläsas att ifråga- varande kretsar motsvarar de förut beskrivna kretsarna som samverkar med magnetspolarna 68 och 72.

.Vid den ovan beskrivna utföringsformen är motorn försedd med fyra, parvis styrda magnetspolar. Det är dock uppenbart att många olika alternativa utföranden är möjliga. Exempelvis kan man utnyttja sex, åtta eller ett annat godtyckligt jämnt antal spolar för att åstad- komma en ytterligare ökad driftssäkerhet och möjliggöra fortsatt drift av motorn trots uppträdande fel i flera av de i denna ingående magnet- spolarna. 7712407-1 Motorn kan dessutom arbeta med endast en fungerande magnet- spole, ehuru den härvid kan alstra en míndra maximal kraft än om två eller flera spolar fungerar. För att möjliggöra en drift av detta slag kan motorn utnyttja tre verksamma magnetspolar tillsammans med en elektronisk komparator och logisk utrustning av det i det amerikanska patentet 3 505 929 beskrivna slaget. Vid ett dylikt utförande kan motorn fortsätta att arbeta trots uppträdande spolfel så länge någon av magnetspolarna fungerar. Denna princip kan tillämpas vid en motor med sex magnetspolar, varvid varje spole på den ena sidan om permanen1~ magneten är seríekopplad med en spole på den motsatta sidan om per- manentmagneten. Motorn kan härvid anses ha tre verksamma spolar, varvid den kan fortsätta att arbeta även då två av dessa är felaktiga.

Claims (8)

1. 77121407- 1 _, i _ Ib Patentkrav l.' Elektromagnetisk motor för alstrande av en linjär rörelse i endera av två motsatta riktningar, innefattande en stomme (l2, 14) av elektromagnetiskt ledande material, en omagnetisk axel (18), som är monterad i stommen för linjär rörelse i endera av två motsatta riktningar, ett med nämnda axel förbundet, ringformat ankare (32) av magnetiskt ledande material, fjäderorgan omfattande ett första fjäderelement (44) och ett andra fjäderelement (58), varvid det första fjäderelementet är monterat på den ena sidan om ankaret, medan det andra fjäderelementet är monterat på ankarets andra sida, och vart och ett av fjäderelementen (44, 58) har en med axeln in- gripande ände och en med stommen ingripande ände, organ (78; ll8) för begränsning av ankarets rörelse i båda riktningarna, omfattande ett första element, som är beläget mellan ankarets ena sida och stommen, och ett andra element, som är beläget mellan ankarets mot- satta sida och stomen, en ringformad permanentmagnet (66) monterad i stommen och sträckande sig kring ankarets omkrets och som mellan sig och ankaret avgränsar ett radiellt luftgap, samt ett antal i stomen fast monterade magnetspolar (68, 70, 72, 74) omfattande minst en spole på vardera sidan om permanentmagneten, vilken är bildad av ett flertal av samarium-kobolt bestående delar (94), som anligger mot varandra utmed generellt radiellt orienterade ytor, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar organ för matning av magnetspolarna med ström i en första riktning för förskjutning av axeln i en första rfldaüng och för matning av magnetspolarna med ström i en andra riktning för förskjutning av axeln i motsatt riktning, organ för alstring av ett flertal ingângsordersignaler för motorn (10), organ (80, 8l) för avkänning av motorns läge och alstring av en första grupp återkopplingssignaler, en av motorn styrd ventil (120), ett av denna påverkbart manöverorgan (122), organ (148-l54) för avkänning av manöverorganets läge och alstring av en andra grupp återkopplingssignaler, samt ett antal servoförstärkare (170), som är anordnade att påverkas av var sin av nämnda ingångsordersignaff av var sin återkopplingssignal inom den första gruppen och av var sin återkopplingssignal inom den andra gruppen, varvid varje servo- förstärkare är anordnad att reglera den ström som matas till en tillhörande magnetspole för förskjutning av motorns omagnetiska axel (18).

2. Motor enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att den 7712407-1 V1- även innefattar organ (l98) för alstring av en signal respresen- terande skillnaden mellan strömmarna i två av magnetspolarna, varvid en av dessa båda spolar är monterad på den ena sidan om permanent- mangeten och den andra spolen är monterad på den motsatta sidan om permanentmagneten, och för jämförelse av skillnadssignalen med två förutbestämda värden, samt organ (204), som är anordnade att pâverkas då skillnadssignalen underskrider det undre av nämnda värden eller överstiger det övre av nämnda värden för att härvid orsaka en bryt- ning av strömtillförseln till nämnda spolar.

3. Motor enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att den även innefattar ett alarmorgan (208), som är inrättat att aktiveras av de av skillnadssignalen påverkbara organen.

4. Motor enligt något av krav l-3, k ä n n e t e c k n a d av att den även innefattar organ, som är inrättade att alstra en signal respresenterande utspänningar från de för avkänning av motorns läge tjänande organen (80, 81) och att jämföra nämnda signal med två förutbestämda värden, samt organ, som är anordnade att påverkas då nämnda signal understiger det lägsta av nämnda värden eller över- skrider det högsta av nämnda värden för att härvid orsaka en bryt- ning av strömtillförseln till nämnda magnetspolar.

5. Motor enligt något av krav 1-4, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar en matningsspänningskälla (194), som är anordnad att avge utspänningar till de för avkänning av manöverorganets läge tjänande organen (148-l54), till de för avkänning av motorns läge tjänande organen (80,8l) och till ordersignalorgan, organ som är inrättade att detektera bortfall av utspänningarna från matnings- spänningskällan och alstra en signal respresenterande ifrågavarande spänningsbortfall, samt organ, som är anordnade att pâverkas av sagda signal och orsaka ett avbrytande av strömtillförseln till nämnda magnetspolar.

6. Motor enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att den även innefattar en matningsspänningskälla (194) som är anordnad att avge utspänningar till de för avkänning av manöver- organets (l22) läge tjänande organen (148, 150), till de för av- känning av motorns (lO) läge tjänande organen (80) och till order- signalorganen (l68, l84), första organ (202), inrättade att detektera bortfall av utspänningarna från matningsspänningsorganet (l94) och avbryta utsändningen av en utsignal vid bortfall av någon av utspänningarna, andra organ (200), inrättade att alstra en signal respresenterande utspänningar från de för avkänning av motorns läge tjänande organen (80, 172, 174) och jämföra nämnda signal med två 77112407- 'i xâ förutbestämda värden (214, 2l6) samt avbryta utsändningen av en utsignal då den förstnämnda signalen understiger det lägsta av nämnda värden eller överstiger det högsta av nämnda värden, tredje organ (198), inrättade att alstra en signal representerande skillnaden mellan strömmarna i två av magnetspolarna (68, 72), av vilka den ena är monterad på den dena sidan om permanentmagneten och den andra på den andra sidan om permanentmagneten, och jämföra skillnade- signalen med två förutbestämda värden (210, 212) samt avbryta ut- sändningen av en utsignal, då skillnadssignalen understiger det lägsta av nämnda värden eller överstiger det högsta av nämnda värden, samt fjärde organ (204), som är påverkbara av utsignaler från de första organen (202), de andra organen (200) och de tredje organen (198) för att frånkoppla nämnda magnetspolar (68, 72) och alstra en alarmsignal då de första, andra eller tredje organen avbryter ut- sändningen av sin utsignal.

7. Motor enligt något av krav l-6, k ä n n e t e c k n a d av att de för begränsning av ankarets rörelse tjänande organen inne- fattar ett första fjäderelement (78), som är anordnat mellan ankarets ena sida och stommen, och ett andra fjäderelement, som är anordnat mellan ankarets motsatta sida och stommen.

8. Motor enligt något av krav l-6, k ä n n e t e c k n a d av att de för begränsning av ankarets rörelse tjänande organen inne- fattar ett första magnetiskt oledande stopporgan, som är anordnat mellan ankarets ena sida och stommen, och ett andra magnetiskt oledande stopporgan (ll8), som är anordnat mellan ankarets motsatta sida och stommen.