SE460691B - Elektriskt motorsystem med ankarlindning och en faeltlindning foer vardera drivriktningen - Google Patents

Description

460 691 Ett kännetecken hos uppfinningen är förekomsten av en reversibel likströmsmotor med shuntfält, som har ett ankare och två separata fältlindningar, varvid varje fältlindning har förmåga att alstra ett bestämt fältflöde. Motorn är anordnad för dubbelriktad rotation och har ett fält, som är magnetiserbart för medurs rotation, och ett andra fält magnetiserbart för moturs rotation. Ett servosystem kopplar de två fältlindningarna och har endast ett aktivt styrelement i stark- strömsankarkretsen, för att styra styrkan av ankarströmmen, samt två lågeffektförstärkare, varvid varje lågeffektförstärkare har ett aktivt styr- element och vardera styr styrkan av fältflödet (och därigenom styrkan av ankar- strömmen under vissa förhållanden) i en given riktning.

Några som exempel valda utföringsformer av uppfinningen beskrivs närmare nedan med hänvisning till bifogade ritningar på vilka fig. 1 visar ett blockschema av ett motorsystem enligt uppfinningen; fig. 2 visar ett förenklat blockschema av motorns och effektförstärkarens till- stånd, när rotorn drivs med sin hastighet i fortfarighetstillstånd, fig. 3A,3B och 3C visar ett förenklat kopplingsschema av systemet i fig. 1 och 5. e fig. 4 visar signalens (el) funktion i systemet enligt fig. 1 samt fig. 5 visar ett blockscnema av en triangelvågsgenerator, avsedd att användas i förbindelse med fig. 1.

Ett eldvapen av Gatlingtyp har en rotor 10 med en grupp eldrör eller pipor 12.

Rotorn drivs av en motor lhïßch driver en ammunitionsmatartrumma 16. Motorn driver även en tachometer 18. Vapnet kan vara av den typ som anges i den ameri- kanska patentskriften 3 6ll 871 och trumman av den typ som anges i den aeri- kanska patentskriften 4 004 490.

En 210 V batteristapel 20 alstrar likström till en ankareffektförstärkare 22.

Batteristapeln kan få energi från en lämplig källa såsom en batteriladdare 23. 4eo e91 En första spänning, som är en funktion av börvärdet för eldhastigheten, är kopplad till en första ingångskontakt hos en adderare 24. En andra spänning, som är en funktion av vapnets rotationshastighet, alstras av tachometern 18 till en Vd andra ingångskontakt hos adderaren 24» Den andra spänningens polaritet är sådan av att den algebraiska skillnaden av de första och andra spänningarna alstras vid adderarens utgångskontakt. Utspänningen från adderaren 24 förstärks av en förstärkare 26, vars utspänning är kopplad såsom en första inspänning till en 2 första ingångskontakt hos en adderare 28. Den första inspänning, som är en J funktion av skillnaden mellan vapnets önskade eldhastighet, dvs vapnets rotatlonshastighet, och vapnets verkliga eldhastighet, använts för att styra en Å motorström på sådant sätt att skillnaden mellan de önskade och verkliga hastigheterna minskas.

En andra inspänning, som är en funktion av motorns 14 ankarström åstadkoms av utgångskontakten från kretsen 30 för signalen SGN (el) och är kopplad till en l andra ingångskontakt hos adderaren 28. Polariteten hos denna andra spänning 8 bildas av kretsen 30 för signalen SGN (el) på sådant sätt att amplituden hos utspänningen från adderarn 28 reduceras. Kretsen för signalen SGN (el) tjänar till att tillåta påtryckning av negativ återkoppling kring de steg som följer efter adderaren 28 för antingen positiv eller negativ polaritet hos förstärkarens 26 utspänning. Detta tillåter motorns 14 ankarström att ha endast en polaritet. En ökning av amplituden hos endera polariteten i utspänningen från adderaren 28 medför en ökning av ankarström med endast en polaritet. Såsom beskrivs senare, bestämmer polariteten och styrkan hosadderarens 28 utsignal även vilken motorfältlindning, 32 eller 34, som kommer att magnetiseras och styrkan av denna magnetisering.

Adderarens 28 utgång är kopplad till ingången till en förstärkare 36, som har en förstärkning av +1 och tjänar såsom en buffert för adderaren 28.

En annan förstärkare 38, som har en förstärkning av -l, har sin ingângskontakt kopplad till utgångskontakten från kretsen för signalen (el) och sin utgångskontakt kopplad, via två motkopplade Zenerdioder 40 och 42, till ingångskontakten till en förstärkare 44. Förstärkarens 36 utgângskontakt är även kopplad till ingångskontakten till förstärkaren 44. Utspänningen från förstärkaren 38 är direkt proportionell mot styrkan av motorns ankarström. 460 691 Polariteten hos denna utspänning från förstärkaren 38 tvingas av kretsen 30 för signalen (el) att vara av motsatt polariteten till förstärkarens 36 utspänning. När förstärkarens 38 utspänning når genombrottsspänningen hos endera dioden 40 eller 42, beroende på polariteten hos förstärkarens 38 utspänning, hindras ytterligare ökning av förstärkarens 36 utspänning och därigenom hindras en ytterligare ökning av motorns ankarströmstyrka. Genombrottscpänningen hos dioderna 40 och 42 bestämmer sålunda maximistyrkan hos motorns ankarström.

Förstärkaren 44 tjänar såsom en buffert och åstadkommer en förstärkning för att kretsvis tvinga förstärkarens 36 utspänning att antaga små värden. Förstärkarens 44 utspänning är definierad såsom spänningen el och är kopplad till en första ingångskontakt hos kretsen 30 för signalen SGN (el). Polariteten hos spänningen el bestämmer polariteten hos utspänningen från kretsen 30 för sig- nalen SGN (el).

Spänningen el tjänar även såsom matning till notorfältförstärkaren, som är pulslängdsmodulerad och innehåller en adderare 50 med två ingångskontakter, av vilka en mottar spänningen el och den andra mottar en återkopplingsspänning az. Adderarens 50 utspänning e3 är kopplad till en fältlindningskrets för fram- och backdrift. Fältlindningskretsen för framdrift innehåller en puls- längdsmodulator 52 för framdrift, vars utsignal matas till en fälteffektför- stärkare 54 för framdrift, vilken kan innehålla en effektiv omkopplare Q1, vars utsignal matas till fältlindningen 34 för framdrift, innehållande resistan- sen RFI och induktansen LF1 och genom ett motstånd eller en shunt RS1 till en jordåterledning. En diod 56 backshuntar fältlindningen och motståndet. Den spänning som utvecklas över motståndet Rsl matas till en första ingång till en förstärkare 58. Backfältlindningskretsen innehåller en backpulslängdsmodulator 60, vars utsignal matas till en backfälteffektförstärkare 62, vilken kan inne- hålla en effektiv omkopplare 02, vars utsignal matas till backfältlindningen 32, innehållande resistansen Rpz och induktansen LF2, och genom ett motstånd RS2 till en jordåterledning. En diod 64 backshuntar fältlindningen och motståndet. Den spänning som utvecklas över motståndet Rsz matas till en andra ingång hos förstärkaren 58. Polariteten hos utspänningen från förstärkaren S0 bestämmer vilken fältlindning som skall magnetiseras och därigenom riktningen för motorns 14 utgångsmoment. De spänningar som utvecklas över resistanserna Rsl och RS2 är en funktion av de respektive fältströmmarna iF1 och iF2 och utspänningen från förstärkaren 58 är proportionel' mot skillnaden mellan dessa fältströmmar, dvs K(iF1 - iF2), višken identifieras såsom ez. “ 'f W """tr“m“fï"'“ w; m. mi" W* " 'fl-fwunm-nunwwuuflflwn wø-'uunwwflí-.nmn-v' “HH 'un<'vwv"~~z~p~t~<~-gpv _43' myggwwggfluwg- 5:a “in-v , tillse, 460 691 Spänningen e2 är således en funktion av styrkan och polariteten hos motorns fältflöde och är kopplad till adderarens 50 andra ingångskontakt.-Utspänningen e3 från adderaren 50, som är K(e1 - e2) bestämmer polariteten och styrkan hos motorns fältflöde.

Spänningen el tjänar dessutom såsom matning till motorankarförstärkaren, som ' är pulslängdsmodulerad och innehåller en fördröjningskrets 70, vars utspänning matas till en pulslängdsmodulator 72, vilken i sin tur driver ankarets effektförstärkare 22, vars utsignal driver motorns 14 ankare 74 via en ankarströmsshunt RSA. Den spänning IARS¿ som utvecklas över shunten är den andra insignalen till kretsen 30 för signalen SGN (el). Eftersläpningskretsen kan bildas av ett lågpassfilter med en slutlutning av exempelvis 6 dB per oktav.

Fördröjningskretsen används för att utjämna och stabilisera ankarströmsslingan.

Pulslängsmodulatorn 72 är ensriktad och har ett tillräckligt spärrband så att spänningen el utvecklar nästan fullt fältflöde i den ifrågavarande fältlind- ningen 32 eller 34, innan den driver ström genom motorns ankare 7A via ankar- strömsförstärkaren 22 och dess effektiva omkopplare Q3.

Ström kan flyta genom motorns ankare från endera av två möjliga källor. Den normala moden för ankarströmsflöde är från batteristapeln 20 genom den puls~ lïngdsmodulerade effektiva omkopplaren Q3. Detta inträffar för ett värde på el, vilket är högre än det spärrband som är inbyggt i pulslängdsmodulatorn 72.

Den alternativa moden för ström är genom en diod 80, som är kopplad mellan jord och ledaren till ankaret- Denna mod är möjlig, emedan polariteten hos spänningen el kan åstadkona en reversering i polariteten hos fältflödet, efter det att rotor motorns ankare har utvecklat rotationshastighet i en särskild riktning. En sådan polaritetsreversering av fältflödet kommer att bildas av en reduktion av eller reversering av börvärdesspänningen för eldhastigheten. Fältflödets :svetsning omvandlar mmm till en generator, vilken leder strö» genom dioden 80, medan den effektiva omkopplaren Q3 är öppen. Tröghetsenergin hos ankaret omvandlas till värme, när ankaret retarderas. Ingen återpumpning av ström till batteriet inträffar, emedan den effektiva omkopplaren Q3 är öppen.

En maximigräns för strömmen erhålles ständigt genom verkan av Zenerdioderna 40 och 42. Ström styrs antingen genom omkopplingsfunktionen av den effektiva omkopplaren Q3 eller reverseringar av fältflödet, som driver drivström genom dioden 80. 460 691 När vapnet och motorns ankare är i vila, kommer en positiv spänning för avfyr- ingsinstruktion att medföra en positiv spänning el, vilken kommer att vara pulslängdmodulerad vid exempelvis 1200 Hz av pulslängdmodulatorng52 för framdrift, vilken endast är påverkbar av en positiv inspänning. Denna modulator 52 slår till fälteffektförstärkaren 54 för framdrift, vilket representeras genom slutning av Ql varvid strömflöde uppkommer i fältlindningen 34 för framdrift.

En relativt svag ström bildas genom ömsesidig induktion i backfältlindningen, med en cirkulerande bana för denna ström bildad genom shuntdioden 64. Spänn- _ ingen över strömavkänningsmotstånden RS1 och RS2, vilka är seriekopplade med' motsvarande fältlindningar, subtraheras sedan ömsesidigt för att åstadkomma en återkopplingsspänning K(iF1 - iF2) till adderaren 50, vilken är proportionell mot skillnaden mellan fältlindningsströmmarna. Ett maximifält- flöde bildas i motorn, exempelvis en 20 A differentialfältström.

Spänningen el matas även till ankarets pulslängdsmodulator 72, vilken ger en positiv utspänning för endera polariteten av insignal, dvs en pulslängdsmodulering med absolut värde. Ankarets effektförstärkare slås därmed till, med dess effektiva omkopplare Q3 sluten, för att åstadkomma ett posi- tivt flöde av ström genom ankaret, som resulterar i ett positivt vridmoment, eller rotationshastighet i framriktningen, alstrat av motorn. Motorn accelererar vapnet till dess önskade rotationshastighet, exempelvis 4200 skott per minut, vilket för ett vapen av Gatlingtyp med sju pipor är 600 varv per minut. Den önskade eldhastigheten bibehålls med användning av tachometerns återkopp1ings-- slinga. Ankarströmmens avkänningsmotstånd RSA, som är i serie med ankaret, används för att åstadkomma en inre återkopplingsslinga för ankarströmmen för att utsträcka bandbredden hos tachometerslingan och även åstadkomma en anordning som begränsar ankarströmmen till exempelvis 700 A.

När vapnet avfyras fortvarighetshastighet, visas på fig. 2 de tillstånd» som råder i ankare och fältlindningsförstärkare.

När en signal mottas för "eld upphör", vilket innebär borttagning av bärvärdes- spänningen för eldhastighet från adderarens 24 ingångskontakt, reverseras pola- riteten hos spänningen el och omkopplarna Q1 och Q3 öppnas och omkopp- laren Q2 sluts. Dessa omkopplarrörelser bortbryter batterispänning från ankaret 74 och fältlindningen 34 för framdrift och ström börjar flyta i backfältlindningen 32. 460 691 Ankarströmmcns begränsningskrets, som innehåller kretsen 30 för signalen SGN (el) och Zenerdioderna 40 och 42, tjänar till att variera backfältströmmen iF2 resulterande fältflödet och motelektromotoriska kraften för att upprätthålla en konstant^ankarström av 700 A. Emedan det resulterande fältflödet har ändrat polaritet, medför den positiva ankarströmmen ett negativt ankarmoment för att kraftfnllt retardera vapnet. Funktionen för signalen SGN (el) i ankarströmmens återkopplingsslinga bibehåller stabiliteten i ankarströmsslingan och tachometerns återkopplingsslinga efter fältreversering för vapenretardation, dvs dynamisk bromsning av vapnet till stillestånd.

I ett vapensystem, som innefattar backplundring genom tillförsel av en hastig- hetbörvärdesspänning till adderaren 24, som har en polaritet, vilken är motsatt den som finns hos börvärdesspänningen för eldhastighet, kan helt reverserat ankarmoment appliceras, till dess en önskad backplundringshastighet uppnåtts, exempelvis 1000 skott per minut. Denna hastighet bibehålls, till dess det önskade antalet tomhylsor i följd har passerat genom vapnet och därvid avkänts. Vapnet kan sedan dynamiskt bromsas till stillestånd.

Den särskilda motor som används är en helkapslad, reversibel, intermittentdrifts likströmsmotor med shuntfält. Ankaret har en märkspänning av 108 V med två separata fältlindningar med förmåga att alstra bestämt fältflöde vid 20 V märk- spänning.

En såsom exempel visad utföringsform av krets enligt uppfinningen framgår av fig. 3A,3B,3C och fig. 4, i vilka de särskilda element som uppbygger blocken i fig. 1 och 5 är begränsade med streckade linjer med motsvarande hänvisningsbe- teckningar. En triangelvågsgenerator 80 alstrar två triangelvågssignaler T1 och T2 till ankarets pulslängdsmodulator 72, en triangelvågssignal T3 till pulslängdsmodulatorn 60 för backfält och en triangelvågssignal T¿ till puls- längdsmodulatorn 52 för fältlindningen för drift framåt.

Claims (4)

460 691 Patentkrav.

1. Elektriskt motorsystem innefattande en elektrisk motor med ankarlind- ning, fältflödesalstrande organ, strömstyrorgan för att styra strömmen genom ankarlindningen samt strömtillförselorgan för att tillföra ström till ankar- lindningen, uppvisande en första driftmod (70,72,22), i vilken ström från en yttre källa tillförs ankarlindningen, samt en andra driftmod (80,50,60,62,32, 54,RS2,52,54,34,56,RS1,58), i vilken den yttre källan är fråpkopplad och ankarlindningen kortsluten, varvid fältflödesstyrande organ (32,34,44,50,52, 54,58,60,62) anordnade att styra polariteten och styrkan hos fältflödet, inne- fattar organ (44) för att åstadkomma en första signal (el), som representerar önskad styrka och polaritet hos fältflödet, organ (58) för att åstadkomma en andra signal (eg), som representerar verklig styrka och polaritet hos fält- flödet, samt organ (50,S4, eller 50,62), anordnade att i beroende på skillnaden mellan de första och andra signalerna variera fältflödets styrka och polaritet så att nämnda skillnad tenderar att minska, kännetecknad av att nämnda fält- flödesalstrande organ innefattar en fältlindning (34) för framdrift och en fält- lindning (32) för backdrift, och att nämnda i beroende av skillnaden mellan de första och andra signalerna arbetande organ innefattar en pulslängdmodulator (52) för framdrift, som styr en fälteffektförstärkare (54) för framdrift, vilken är kopplad till fältlindningen (34) för framdrift, och en pulslängdmodulator (60) För backdrift, som styr en fälteffektförstärkare (62) för backdrift, som är kopplad till fältlindningen (32) för backdrift att nämnda organ (58) för att åstadkomma en andra signal mottager en framdriftsignal, som är representativ för strömmen iF1 genom fältlindningen för framdrift och mottager en backdrift- signal i backriktningen, som är representativ för strömmen iF2 genom fältlind- ningen för backdrift och åstadkommer nämnda andra signal som skillnaden mellan nämnda fram- och backdriftssignaler, att en första diod (56) är shuntkopplad med fältlindningen (34) för framdrift, och en andra diod (64) är shuntkopplad med fältlindningen (32) för backdrift, varvid pulslängdmodulatorn (52) för framdrift driver fälteffektförstärkaren (54) för framdrift för att åstadkomma ström till Afältlindningen (34) för framdrift, när skillnaden mellan de första och andra signalerna har en första polaritet, och ström som induceras i fältlindningen A (32) för backdrift, flyter genom den andra dioden (64); samt pulslängdmodulatorn (60) för backdrift driver fälteffektförstärkaren (62) för backdrift för att åstadkomma ström till fältlindningen (32) för backdrift, när skillnaden mellan de första och andra signalerna har den andra polariteten och ström, som _inducera$ i fältlindningen för backdrift, flyter igenom den första dioden (56). q 1 460 691

2. System enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda ström- tillförselorgan inefattar organ för att styra storleken hos strömmen genom ankarlindningen när de första och andra driftmoderna uppträder.

3. System enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av en sum- meringsanordning ansluten fór mottagning av en signal representerande ankarets verkliga varvtal och en signal representerande ett önskat varvtal hos ankaret, samt att åstadkomma en skillnadssignal, som är representativ för skillnaden mellan det verkliga och önskade varvtalet, till nämnda organ för att åstadkomma en första signal.

4. System enligt något av krav 1 - 3, knä n n e t e c k n a t av organ anslutna för att att mottaga den första signalen och mottaga en signal, som är representativ för ankarströmmens verkliga amplitud och åstadkomma en amplitud- begränsande signal till nämnda organ för åstadkommande av en första signal, vilken amplitudbegränsande signal är inrättad att begränsa den första signalens amplitud.