WO2008064791A2 - Electric drive device - Google Patents

Electric drive device Download PDF

Info

Publication number
WO2008064791A2
WO2008064791A2 PCT/EP2007/009965 EP2007009965W WO2008064791A2 WO 2008064791 A2 WO2008064791 A2 WO 2008064791A2 EP 2007009965 W EP2007009965 W EP 2007009965W WO 2008064791 A2 WO2008064791 A2 WO 2008064791A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
commutator
motor
rotor
drive device
synchronous motor
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/009965
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
WO2008064791A3 (en
Inventor
André Fella
Bernd Spatz
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2008064791A2 publication Critical patent/WO2008064791A2/en
Publication of WO2008064791A3 publication Critical patent/WO2008064791A3/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D7/00Controlling wind motors 
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D7/00Controlling wind motors 
    • F03D7/02Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/022Adjusting aerodynamic properties of the blades
    • F03D7/0224Adjusting blade pitch
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D80/00Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D9/00Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/25Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
    • F03D9/255Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator connected to electrical distribution networks; Arrangements therefor
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K27/00AC commutator motors or generators having mechanical commutator
    • H02K27/12AC commutator motors or generators having mechanical commutator having multi-phase operation
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P4/00Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of electric motors that can be connected to two or more different electric power supplies
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/70Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
    • F05B2260/76Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades the adjusting mechanism using auxiliary power sources
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00Control
    • F05B2270/10Purpose of the control system
    • F05B2270/107Purpose of the control system to cope with emergencies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the invention relates to an electric drive device according to the preamble of patent claim 1.
  • the disadvantage is that, in principle, an electronic drive controller is required for brushless drives.
  • the power semiconductors of the drive controller may fail or be damaged by overvoltage, for example. It is therefore the object of the present invention to provide a low-wear and reliable electric drive.
  • the electric drive device is equipped with a brushless electric motor which can be driven at its supply connection with a frequency-variable alternating current.
  • a DC power source is available.
  • the electric motor is designed as a permanently excited synchronous motor, that a mechanical commutator is present, which is coupled to a rotor of the synchronous motor and which depending on an angular position of the rotor one pole of the DC power source with one of his Output conductor connects, and that a switch is provided, via which the output conductor of the commutator can be connected to the supply terminal of the synchronous motor.
  • the synchronous motor on the one hand by controlling its
  • a high level of safety and reliability when starting up a safe position can be achieved if the switch is electrically controllable and if it is disconnected when a drive current is applied. Conversely, this means that in case of failure of a drive current, the connection between the
  • Commutator and the supply terminal of the synchronous motor is manufactured and the synchronous motor is a driven machine element -. a rotor blade - moves into a safe position.
  • a drive unit with high efficiency and sophisticated, inexpensive technology is obtained by using a three-phase AC motor in
  • a direction of rotation in DC operation can be predetermined.
  • the commutator is coupled to the rotor so that the rotating field generated in the stator of the angular position of the rotor in the respective direction of movement with a certain offset but at the same speed ahead.
  • the sign of the offset and thus the direction of rotation can be determined by the polarity of the direct current supplied to the commutator.
  • these are preferably lifted by means of a device of a slip ring of the commutator. Such lifting may e.g. be accomplished by means of a solenoid.
  • the commutator can also be decoupled via a switchable coupling from the rotor of the synchronous motor.
  • the coupling ensures a predetermined angular position between the rotor and the slip ring during coupling.
  • FIG. 1 illustrates the basic structure of the electric drive unit.
  • FIG. 1 shows an electrical drive device 1.
  • the electric drive device 1 With this electric drive device 1, a machine component is moved or positioned.
  • the electric drive device 1 is suitable for rotating a rotor blade of a wind power plant about its axis. In this way, the blade pitch of the rotor blade for controlling the operating state of the wind turbine can be changed.
  • the electric drive device 1 is fed from an AC network 3 in normal operation. Furthermore, an additional energy source, the accumulator unit 5, is present in order to operate the electric drive device 1 even in the event of a failure of the AC mains 3. This allows you to drive the corresponding machine component in a safe position.
  • the electric drive device 1 has an electric motor 7. This is designed as a permanently excited synchronous motor.
  • the drive of the electric motor 7 via a drive controller 9.
  • the drive controller 9 generates a variable three-phase AC voltage by means of an angle sensor 1 1, which is coupled to the motor shaft 12.
  • the output terminals of the drive controller 9 are connected to the supply terminal 16 of the motor.
  • the motor shaft 12 is coupled to an electrically drivable brake 18 and to a commutator unit 20.
  • the commutator 20 consists of a slip ring carrier 21 on a slip ring pattern is applied. Furthermore, a plurality of brushes for contacting the slip ring carrier 21 are present. Two brushes 23 and 24 are connected to the poles of the accumulator unit 5 and serve to apply a DC voltage to two mutually insulated, annular strip conductors 30 and 31 of the slip ring pattern. With this DC voltage alternately the output terminals U, V and W of the commutator 20 are acted upon. The brushes 25, 26 and 27 connected to these terminals run on a path between the two interconnects 30 and 31. Alternatively, projections of the tracks 30 and 31 protrude into the path of the track
  • Brushes 25, 26 and 27 in and thus periodically establish an electrical contact between the poles of the accumulator unit 5 and the outputs U, V and W of the commutator.
  • the circulating magnetic field which is usually generated in the synchronous motor 7 during control with three-phase current, can be represented in 6 discrete steps per period.
  • the development of the peripheral surface of the slip ring carrier 21 is shown schematically in FIG.
  • the brushes 25, 26 and 27 are arranged circumferentially around the slip ring carrier 21.
  • the number of projections is matched to the number of poles of the synchronous motor 7.
  • the total number of projections corresponds to the number of magnetic poles of the synchronous motor.
  • the commutator unit 20 is designed for a four-pole synchronous motor 7. Accordingly, each conductor 30 and 31 each have two projections. For a two-pole engine one projection would suffice.
  • the rotor of the synchronous motor 7 and the slip ring carrier 21 are coupled so that the magnetic field currently generated in the synchronous motor 7 is offset in the switching positions of the commutator by about one step to the angular position of the rotor.
  • the safety controller 35 is connected via control lines to the separating contactors 14 and 15 and to the brake 18. Furthermore, the safety controller 35 can be used to control electromechanical actuators 36 with which the brushes 23, 24, 25, 26 and 27 can be lifted off the slip ring carrier 21.
  • the safety controller 35 receives a status signal from the drive controller 9 on the signal line 40.
  • This status signal is generated by a conventional internal monitoring Circuit of the drive controller 9 generates and indicates whether the drive controller 9 is working properly. In particular, a proper function of the power semiconductors of the drive controller 9 is displayed.
  • the safety controller 35 supplies the contactor 14 with a drive current.
  • the contactor 15 is not activated. Thereby, the contactor 14 is held in the closed position and the contactor 15 in the open position, as shown in the figure 1.
  • the brake 18 is supplied with a drive current which causes a release of the brake 18.
  • Another drive current is supplied to the electromechanical actuators 36 of the brushes. This drive current ensures that the
  • Commutator 20 via the contactor 15 is disconnected.
  • the electric motor 7 can thus be controlled within a position control or a speed control according to a default signal.
  • the safety controller 35 detects the failure of the drive controller 9 by the status signal supplied to it by the drive controller 9 on the signal line 40, it initiates an emergency operation, in which the motor 7 is moved to a safe position.
  • the separation contactor 15 is supplied with a drive current. Isolating contactor 14 is not activated.
  • the contactor 14 separates the electrical Connection between the drive controller 9 and the supply input 16 of the electric motor 7.
  • the isolation contactor 15 establishes a connection between the supply connection 16 and the outputs U, V and W of the commutator unit 20.
  • the energization of the electromechanical actuator 36 is eliminated, so that the brushes 23, 24, 25, 26 and 27 with the grinding ring pattern on the slip ring carrier 21 come into contact.
  • the brake 18 remains initially solved.
  • stator windings of the synchronous motor 7 are connected to the DC voltage of the accumulator unit 5 with closed contactor.
  • the rotor of the synchronous motor 7 and the stator magnetic field have an angular offset, which causes a start-up of the rotor.
  • the rotor takes the slip ring carrier 21 of the commutator 20 with it during its rotational movement.
  • a stepwise switched magnetic rotating field advancing the rotor in the respective direction of rotation is generated.
  • the direction of rotation can be predetermined by the polarity of the accumulator unit 5.
  • the electric motor 7 is supplied by the accumulator unit 5 via the commutator 20.
  • the electric motor 7 drives the motor shaft 12 in the direction of reaching a safe position.
  • switching off the electric drive device 1 can be done easily by a limit switch.
  • the brake 18 is brought into engagement with the motor shaft 12. Thereby, the motor shaft 12 is fixed in the safe position.
  • the brake 18 is initially kept open after the start of emergency operation. Only when the safe position - the flag position in the example of Windkraft- anläge - is reached, the brake is brought into engagement. Reaching the safe position is signaled by a limit switch to the safety controller 35, which then opens the contactor 15 and the brake 18 is engaged.
  • the safety controller 35 could also be the connection between the accumulator unit 5 and the commutator 20 via a disconnect suitable contactor or the brushes 23 and 24 or 25, 26 and
  • the emergency operation is terminated when the safety controller 35 detects a faultless drive controller 9 after the fault has been eliminated. As a result, the state described for the normal operation of the contactors 14 and 15, the brake 18 and the electromechanical actuator 36 is restored.
  • the safety controller 35 can be designed as a separate electronic or electromechanical module. This is controlled by means of the status signal of the drive controller 9. However, the safety controller can also be integrated into the drive controller 9.
  • a contactor can be used, which is open in the activated state. This isolating contactor would be energized during normal operation and kept open. Such an isolating contactor would reliably establish the connection between the commutator 20 and the synchronous motor 7 in the event of emergency, even in the absence of a power supply for the safety controller 35.
  • the present invention provides an electric drive device equipped with a brushless permanent magnet synchronous motor.
  • the permanently excited synchronous motor is controlled by a drive controller with a variable frequency alternating current.
  • the possibility was created to drive the electric motor from a battery unit directly with direct current.
  • a mechanical commutator is coupled to the rotor of the synchronous motor and a switch is provided, through which the output conductor of the commutator can be connected to the supply terminal of the synchronous motor.
  • the present invention thus enables a reliable emergency operation of the electric drive device in a safe position using a DC power source and simplest, electromechanical switching means. LIST OF REFERENCE NUMBERS

Abstract

The invention relates to an electric drive device that is equipped with a brushless electric motor that can be controlled with a frequency-variable alternating current on its supply connection. A direct current source is also provided. The invention is characterised in that the electric motor is configured as a permanently excited synchronous motor, that a mechanic commutator that is coupled to a rotor of the synchronous motor and that connects a pol of the direct current source to one of its outlet conductors in accordance with an angular position of the rotor is provided, and that a switch via which the outlet conductor of the commutator can be connected to the supply connection of the synchronous motor is provided.

Description

Beschreibung description
Elektrische AntriebsvorrichtungElectric drive device
Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 .The invention relates to an electric drive device according to the preamble of patent claim 1.
In einer Vielzahl industrieller Anlagen werden elektrische Antriebe zum Bewegen und Positionieren von Maschinenelementen eingesetzt. Bei Wind- kraftanlagen mit Pitchregelung sind an einer Rotornabe Rotorblätter drehbar befestigt. Der Anstellwinkel der Rotorblätter wird zum Zweck der Leistungsregulierung im Betrieb laufend angepasst. Neben hydraulischen Antrieben werden dazu vermehrt elektrische Antriebe eingesetzt. Ein bewährtes Konzept ist die Verwendung von Gleichstrommotoren. Diese können im Fall einer Betriebsstö- rung direkt mit einer Gleichstromquelle, z.B. Akkumulatoren, verbunden werden, um die Rotorblätter in eine Fahnenstellung zu drehen. Nachteilig an solchen Gleichstrommotoren ist die Verwendung von einem Kommutator und Bürsten, die im Regelbetrieb schnell verschleißen. Die Bürsten müssen in regelmäßigen Intervallen ausgetauscht werden und erhöhen somit den Wartungsaufwand erheblich.In a large number of industrial plants, electric drives are used for moving and positioning machine elements. In wind power plants with pitch control, rotor blades are rotatably mounted on a rotor hub. The angle of attack of the rotor blades is adjusted continuously for the purpose of power regulation during operation. In addition to hydraulic drives are increasingly used electric drives. A proven concept is the use of DC motors. In the event of a breakdown, these can be connected directly to a DC source, e.g. Accumulators are connected to rotate the rotor blades in a flag position. A disadvantage of such DC motors is the use of a commutator and brushes that wear out quickly in normal operation. The brushes must be replaced at regular intervals and thus increase the maintenance considerably.
Durch den Einsatz von bürstenlosen Motoren versucht man eine höhere Verschleißfestigkeit zu erzielen. Ein solches Antriebskonzept für die Blattverstellung von Windkraftanlagen zeigt z.B. die DE 103 35 575 B4. Hier wird ein Asynchronmotor mittels eines Umrichters angesteuert. Ein elektrischer Notenergiespeicher stützt die Spannung des Zwischenkreises falls eineBy using brushless motors one tries to achieve a higher wear resistance. Such a drive concept for blade pitching of wind turbines shows e.g. DE 103 35 575 B4. Here, an asynchronous motor is controlled by means of an inverter. An electric note energy storage supports the voltage of the DC link if one
Netzversorgung ausfällt.Mains supply fails.
Nachteilig ist, dass für bürstenlose Antriebe grundsätzlich ein elektronischer Antriebsregler benötigt wird. Die Leistungshalbleiter des Antriebsreglers können ausfallen oder z.B. durch Überspannung beschädigt werden. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen verschleißarmen und zuverlässigen elektrischen Antrieb anzugeben.The disadvantage is that, in principle, an electronic drive controller is required for brushless drives. The power semiconductors of the drive controller may fail or be damaged by overvoltage, for example. It is therefore the object of the present invention to provide a low-wear and reliable electric drive.
Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Antriebseinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by an electric drive unit having the features of patent claim 1.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die elektrische Antriebseinrichtung mit einem bürstenlosen elektrischen Motor ausgestattet, der an seinem Versor- gungsanschluss mit einem frequenzvariablen Wechselstrom ansteuerbar ist. Zusätzlich ist eine Gleichstromquelle vorhanden. Die Besonderheit der vorliegenden Erfindung ist es, dass der elektrische Motor als permanent erregter Synchronmotor ausgeführt ist, dass ein mechanischer Kommutator vorhanden ist, welcher mit einem Rotor des Synchronmotors gekoppelt ist und welcher in Abhängigkeit von einer Winkellage des Rotors einen Pol der Gleichstromquelle mit einem seiner Ausgangsleiter verbindet, und dass ein Schalter vorgesehen ist, über den die Ausgangsleiter des Kommutators mit dem Versorgungsanschluss des Synchronmotors verbindbar sind. Auf diese Weise kann der Synchronmotor zum Einen durch Ansteuerung seinesAccording to the present invention, the electric drive device is equipped with a brushless electric motor which can be driven at its supply connection with a frequency-variable alternating current. In addition, a DC power source is available. The special feature of the present invention is that the electric motor is designed as a permanently excited synchronous motor, that a mechanical commutator is present, which is coupled to a rotor of the synchronous motor and which depending on an angular position of the rotor one pole of the DC power source with one of his Output conductor connects, and that a switch is provided, via which the output conductor of the commutator can be connected to the supply terminal of the synchronous motor. In this way, the synchronous motor on the one hand by controlling its
Versorgungsanschlusses mit Wechselstrom betätigt werden und zum Anderen - bei Notbetrieb - durch Zuführen eines Gleichstroms von der Gleichstromquelle gefahren werden. Der mechanische Kommutator ist eine äußert robuste Komponente, die bei Überspannungen - z.B. bei Blitzeinschlägen in die Windkraftanlage - nicht beschädigt wird. Die Ansteuerung des Notbetriebs ist äußert einfach und zuverlässig. Es wird lediglich die Verbindung zwischen dem Kommutator und dem Versorgungsanschluss des Synchronmotors über den Schalter hergestellt. Die Verwendung des permanent erregten Synchronmotors und die Ankopplung des Kommutators an dessen Rotor gewährleistet ein Anlaufen des Rotors sobald eine elektrische Verbindung zwischen der Gleichstromquelle über den Kommutator an den Versorgungsanschluss des Synchronmotors besteht. Im Normalbetrieb führt der Kommutator keinen Strom. Daher ist die Abnutzung der Bürsten gegenüber einem herkömmlichen Gleichstrommotor stark reduziert. Die Abnutzung lässt sich sogar noch weiter reduzieren indem der Kommutator mechanisch wirkungslos geschaltet wird. Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in denOn the other hand - in emergency operation - be driven by supplying a direct current from the DC power source. The mechanical commutator is an extremely robust component which is not damaged by overvoltages - eg lightning strikes in the wind turbine. The control of emergency operation is extremely simple and reliable. It is merely made the connection between the commutator and the supply terminal of the synchronous motor via the switch. The use of the permanently excited synchronous motor and the coupling of the commutator to the rotor ensures a start-up of the rotor as soon as there is an electrical connection between the DC power source via the commutator to the supply terminal of the synchronous motor. In normal operation, the commutator does not carry any current. Therefore, the wear of the brushes over a conventional DC motor is greatly reduced. The wear can be even further reduced by the commutator is switched mechanically ineffective. Further, advantageous embodiments of the present invention are in the
Unteransprüchen angegeben.Subclaims specified.
Eine hohe Sicherheit und Zuverlässigkeit bei dem Anfahren einer sicheren Position lässt sich erzielen, wenn der Schalter elektrisch ansteuerbar ist und wenn dieser bei Beaufschlagung mit einem Ansteuerstrom trennt. Dies bedeutet umgekehrt, dass bei Ausfall eines Ansteuerstrom die Verbindung zwischen demA high level of safety and reliability when starting up a safe position can be achieved if the switch is electrically controllable and if it is disconnected when a drive current is applied. Conversely, this means that in case of failure of a drive current, the connection between the
Kommutator und dem Versorgungsanschluss des Synchronmotors hergestellt ist und der Synchronmotor ein angetriebenes Maschinenelement - z.B. ein Rotorblatt - in eine sichere Position verfährt.Commutator and the supply terminal of the synchronous motor is manufactured and the synchronous motor is a driven machine element -. a rotor blade - moves into a safe position.
Eine Antriebseinheit mit hohem Wirkungsgrad und ausgereifter, kostengünstiger Technik erhält man durch Verwendung eines dreiphasigen Drehstrommotors inA drive unit with high efficiency and sophisticated, inexpensive technology is obtained by using a three-phase AC motor in
Verbindung mit einem Kommutator mit drei Ausgangsleitern .Connection with a commutator with three output conductors.
Vorzugsweise ist durch die Anordnung aus Kommutator und Rotor eine Drehrichtung bei Gleichstrombetrieb vorgebbar. Dies erlaubt es die Bewegungsrichtung im Notbetrieb zuverlässig festzulegen. Dazu wird der Kommutator so an den Rotor gekoppelt, dass das im Stator erzeugte Drehfeld der Winkellage des Rotors in der jeweiligen Bewegungsrichtung mit einem bestimmten Versatz aber mit der gleichen Geschwindigkeit voraus läuft. Das Vorzeichen des Versatzes und damit die Drehrichtung kann über die Polung des dem Kommutator zugeführten Gleichstrom festgelegt werden. Um den Verschleiß an den Bürsten zu minimieren, sind diese vorzugsweise mittels einer Einrichtung von einem Schleifring des Kommutators abhebbar. Eine solches Abheben kann z.B. mittels eines Stellmagneten bewerkstelligt werden. Alternativ kann der Kommutator auch über eine schaltbare Kupplung vom Rotor des Synchronmotors abgekoppelt werden. Hier ist jedoch zu beachten, dass die Kupplung beim Einkoppeln eine vorgegebene Winkellage zwischen dem Rotor und dem Schleifring sicherstellt.Preferably, by the arrangement of commutator and rotor, a direction of rotation in DC operation can be predetermined. This allows the direction of movement to be set reliably in emergency mode. For this purpose, the commutator is coupled to the rotor so that the rotating field generated in the stator of the angular position of the rotor in the respective direction of movement with a certain offset but at the same speed ahead. The sign of the offset and thus the direction of rotation can be determined by the polarity of the direct current supplied to the commutator. In order to minimize the wear on the brushes, these are preferably lifted by means of a device of a slip ring of the commutator. Such lifting may e.g. be accomplished by means of a solenoid. Alternatively, the commutator can also be decoupled via a switchable coupling from the rotor of the synchronous motor. However, it should be noted here that the coupling ensures a predetermined angular position between the rotor and the slip ring during coupling.
Nachfolgend werden die vorliegende Erfindung und deren Vorteile unter Bezugnahme auf das in der Figur dargestellte Ausführungsbeispiel näher erläutert. Figur 1 stellt den prinzipiellen Aufbau der elektrischen Antriebseinheit dar. In Figur 1 ist eine elektrische Antriebseinrichtung 1 dargestellt. Mit dieser elektrischen Antriebseinrichtung 1 wird ein Maschinenbauteil bewegt bzw. positioniert. Insbesondere ist die elektrische Antriebseinrichtung 1 dazu geeignet, ein Rotorblatt einer Windkraftanlage um seine Achse zu drehen. Auf diese Weise kann der Blattanstellwinkel des Rotorblatts zur Regelung des Betriebszustands der Windkraftanlage verändert werden.Hereinafter, the present invention and its advantages will be explained with reference to the embodiment shown in the figure. Figure 1 illustrates the basic structure of the electric drive unit. FIG. 1 shows an electrical drive device 1. With this electric drive device 1, a machine component is moved or positioned. In particular, the electric drive device 1 is suitable for rotating a rotor blade of a wind power plant about its axis. In this way, the blade pitch of the rotor blade for controlling the operating state of the wind turbine can be changed.
Die elektrische Antriebseinrichtung 1 wird im Normalbetrieb aus einem Wechselstromnetz 3 gespeist. Des Weiteren ist eine zusätzliche Energiequelle, die Akkumulatoreinheit 5, vorhanden um auch bei einem Ausfall des Wechselstromnetzes 3 die elektrische Antriebseinrichtung 1 betätigen zu können. Damit kann man das entsprechende Maschinenbauteil in eine sichere Position fahren.The electric drive device 1 is fed from an AC network 3 in normal operation. Furthermore, an additional energy source, the accumulator unit 5, is present in order to operate the electric drive device 1 even in the event of a failure of the AC mains 3. This allows you to drive the corresponding machine component in a safe position.
So werden z.B. die Rotorblätter einer Windkraftanlage bei Ausfall des Wechselstromnetzes 3 in die Fahnenstellung gebracht.Thus, e.g. brought the rotor blades of a wind turbine in case of failure of the AC mains 3 in the flag position.
Die elektrische Antriebseinrichtung 1 verfügt über einen Elektromotor 7. Dieser ist als permanent erregter Synchronmotor ausgeführt. Die Ansteuerung des Elektromotors 7 erfolgt über ein Antriebsregelgerät 9. Das Antriebsregelgerät 9 erzeugt eine variable Drehstromwechselspannung mit Hilfe eines Winkelsensors 1 1 , der an die Motorwelle 12 angekoppelt ist. Über ein Trennschütz 14 sind die Ausgangsanschlüsse des Antriebsregelgerätes 9 mit dem Versorgungsan- schluss 16 des Motors verbunden. Des Weiteren ist die Motorwelle 12 mit einer elektrisch aufsteuerbaren Bremse 18 und mit einer Kommutatoreinheit 20 gekoppelt.The electric drive device 1 has an electric motor 7. This is designed as a permanently excited synchronous motor. The drive of the electric motor 7 via a drive controller 9. The drive controller 9 generates a variable three-phase AC voltage by means of an angle sensor 1 1, which is coupled to the motor shaft 12. About a contactor 14, the output terminals of the drive controller 9 are connected to the supply terminal 16 of the motor. Furthermore, the motor shaft 12 is coupled to an electrically drivable brake 18 and to a commutator unit 20.
Die Kommutatoreinheit 20 besteht aus einem Schleifringträger 21 auf den ein Schleif ringmuster aufgebracht ist. Weiterhin sind mehrere Bürsten zur Kontak- tierung des Schleifringträgers 21 vorhanden. Zwei Bürsten 23 und 24 sind an die Pole der Akkumulatoreinheit 5 angeschlossen und dienen dazu, zwei voneinander isolierte, ringförmige Leiterbahnen 30 und 31 des Schleifringmusters mit einer Gleichspannung zu beaufschlagen. Mit dieser Gleichspannung werden wechselweise die Ausgangsanschlüsse U, V und W der Kommutatoreinheit 20 beaufschlagt. Die mit diesen Anschlüssen verbundenen Bürsten 25, 26 und 27 laufen auf einer Bahn zwischen den beiden Leiterbahnen 30 und 31. Wechselweise ragen Vorsprünge der Leiterbahnen 30 und 31 in die Bahn derThe commutator 20 consists of a slip ring carrier 21 on a slip ring pattern is applied. Furthermore, a plurality of brushes for contacting the slip ring carrier 21 are present. Two brushes 23 and 24 are connected to the poles of the accumulator unit 5 and serve to apply a DC voltage to two mutually insulated, annular strip conductors 30 and 31 of the slip ring pattern. With this DC voltage alternately the output terminals U, V and W of the commutator 20 are acted upon. The brushes 25, 26 and 27 connected to these terminals run on a path between the two interconnects 30 and 31. Alternatively, projections of the tracks 30 and 31 protrude into the path of the track
Bürsten 25, 26 und 27 hinein und stellen somit periodisch einen elektrischen Kontakt zwischen den Polen der Akkumulatoreinheit 5 und den Ausgängen U, V und W der Kommutatoreinheit her.Brushes 25, 26 and 27 in and thus periodically establish an electrical contact between the poles of the accumulator unit 5 and the outputs U, V and W of the commutator.
Mit einer solchen Kommutatoreinheit 20 lässt sich das bei Ansteuerung mit Drehstrom üblicherweise im Synchronmotor 7 erzeugte, umlaufende Magnetfeld in 6 diskreten Schritten pro Periode darstellen. Die Abwicklung der Umfangsflä- che des Schleifringträgers 21 ist in der Figur 1 schematisch gezeigt. Die Bürsten 25, 26 und 27 sind umlaufend um den Schleifringträger 21 angeordnet. Die Anzahl der Vorsprünge ist auf die Polzahl des Synchronmotors 7 abge- stimmt. Die Gesamtzahl der Vorsprünge entspricht der Anzahl der Magnetpole des Synchronmotors. Je mehr Polpaare der Synchronmotor 7 aufweist, desto öfter muss die Bestromung der Anschlüsse U1V und W während einer Umdrehung des Rotors des Synchron motors 7 wechseln. In dem in Figur 1 dargestellten Beispiel ist die Kommutatoreinheit 20 für einen vierpoligen Synchronmotor 7 ausgelegt. Dementsprechend sind je Leiterbahn 30 und 31 jeweils zwei Vorsprünge vorhanden. Für einen zweipoligen Motor würde jeweils ein Vorsprung genügen. Der Rotor des Synchronmotors 7 und der Schleifringträger 21 sind so gekoppelt, dass das momentan im Synchronmotor 7 erzeugte Magnetfeld in den Umschaltpositionen des Kommutators um etwa einen Schritt zur Winkelposition des Rotors versetzt ist.With such a commutator unit 20, the circulating magnetic field, which is usually generated in the synchronous motor 7 during control with three-phase current, can be represented in 6 discrete steps per period. The development of the peripheral surface of the slip ring carrier 21 is shown schematically in FIG. The brushes 25, 26 and 27 are arranged circumferentially around the slip ring carrier 21. The number of projections is matched to the number of poles of the synchronous motor 7. The total number of projections corresponds to the number of magnetic poles of the synchronous motor. The more pairs of poles the synchronous motor 7 has, the more often the energization of the terminals U 1 V and W must change during one revolution of the rotor of the synchronous motor 7. In the example shown in FIG. 1, the commutator unit 20 is designed for a four-pole synchronous motor 7. Accordingly, each conductor 30 and 31 each have two projections. For a two-pole engine one projection would suffice. The rotor of the synchronous motor 7 and the slip ring carrier 21 are coupled so that the magnetic field currently generated in the synchronous motor 7 is offset in the switching positions of the commutator by about one step to the angular position of the rotor.
Weitere Komponenten der elektrischen Antriebseinrichtung 1 sind eine Sicherheitssteuerung 35 und ein weiteres Trennschütz 15. Über das Trennschütz 15 kann eine Verbindung zwischen den Ausgangsanschlüssen U, V und W der Kommutatoreinheit 20 mit dem Versorgungsanschluss 16 des Elektromo- tors 7 hergestellt werden. Die Sicherheitssteuerung 35 ist über Steuerleitungen mit den Trennschützen 14 und 15 sowie mit der Bremse 18 verbunden. Des Weiteren kann die Sicherheitssteuerung 35 dazu dienen, elektromechanische Steller 36 anzusteuern, mit denen die Bürsten 23, 24, 25, 26 und 27 von dem Schleifringträger 21 abgehoben werden können. Die Sicherheitssteuerung 35 erhält auf der Signalleitung 40 ein Statussignal von dem Antriebsregelgerät 9.Further components of the electric drive device 1 are a safety controller 35 and another isolating contactor 15. Via the isolating contactor 15, a connection between the output connections U, V and W of the commutator unit 20 with the supply connection 16 of the electric motor 7 can be established. The safety controller 35 is connected via control lines to the separating contactors 14 and 15 and to the brake 18. Furthermore, the safety controller 35 can be used to control electromechanical actuators 36 with which the brushes 23, 24, 25, 26 and 27 can be lifted off the slip ring carrier 21. The safety controller 35 receives a status signal from the drive controller 9 on the signal line 40.
Dieses Statussignal wird von einer herkömmlichen internen Überwachungs- Schaltung des Antriebsregelgerätes 9 erzeugt und zeigt an, ob das Antriebsregelgerät 9 ordnungsgemäß funktioniert. Insbesondere wird eine ordnungsgemäße Funktion der Leistungshalbleiter des Antriebsregelgerätes 9 angezeigt.This status signal is generated by a conventional internal monitoring Circuit of the drive controller 9 generates and indicates whether the drive controller 9 is working properly. In particular, a proper function of the power semiconductors of the drive controller 9 is displayed.
Im Normalbetrieb versorgt die Sicherheitssteuerung 35 das Trennschütz 14 mit einem Ansteuerstrom. Das Trennschütz 15 wird nicht angesteuert. Dadurch wird das Trennschütz 14 in der geschlossenen Stellung und das Trennschütz 15 in der offenen Stellung gehalten, wie in der Figur 1 dargestellt. Zusätzlich wird die Bremse 18 mit einem Ansteuerstrom versorgt, der ein Lösen der Bremse 18 bewirkt. Ein weiterer Ansteuerstrom ist dem elektromechanischen Stellern 36 der Bürsten zugeführt. Dieser Ansteuerstrom sorgt dafür, dass dieIn normal operation, the safety controller 35 supplies the contactor 14 with a drive current. The contactor 15 is not activated. Thereby, the contactor 14 is held in the closed position and the contactor 15 in the open position, as shown in the figure 1. In addition, the brake 18 is supplied with a drive current which causes a release of the brake 18. Another drive current is supplied to the electromechanical actuators 36 of the brushes. This drive current ensures that the
Bürsten von dem Schleifringträger 21 abgehoben sind. In diesem Normalbetrieb wird der Synchronmotor 7 durch das Antriebsregelgerät 9 mit elektrischer Energie versorgt. Die Bremse 18 ist ge ( löst. Die elektrische Verbindung zurBrushes are lifted from the slip ring carrier 21. In this normal operation, the synchronous motor 7 is supplied by the drive controller 9 with electrical energy. The brake 18 is released (the electrical connection to the
Kommutatoreinheit 20 über das Trennschütz 15 ist getrennt. Der Elektromotor 7 lässt sich also innerhalb einer Positionsregelung oder einer Geschwindigkeitsregelung entsprechend einem Vorgabesignal ansteuern.Commutator 20 via the contactor 15 is disconnected. The electric motor 7 can thus be controlled within a position control or a speed control according to a default signal.
Insbesondere findet im Normalbetrieb kein Stromfluss über die Kontaktstellen statt, an denen die Bürsten 23, 24, 25, 26 und 27 auf das Leiterbahnenmuster des Schleifringträgers 21 aufsetzen. Selbst wenn die Bürsten nicht abgehoben wären, so wäre der Verschleiß schon alleine dadurch stark reduziert. Da dieIn particular, in normal operation no current flow takes place via the contact points at which the brushes 23, 24, 25, 26 and 27 touch the conductor track pattern of the slip ring carrier 21. Even if the brushes were not lifted, so the wear alone would be greatly reduced. Because the
Bürsten 23, 24, 25, 26 und 27 gemäß diesem Ausführungsbeispiel zusätzlich vom Schleifringträger 21 abgehoben sind, findet im Normalbetrieb keinerlei mechanischer Verschleiß statt.Brushes 23, 24, 25, 26 and 27 are additionally lifted off the slip ring carrier 21 according to this embodiment, no mechanical wear takes place in normal operation.
Erfasst die Sicherheitssteuerung 35 den Ausfall des Antriebsregelgeräts 9 durch das ihr von dem Antriebsregelgerät 9 auf der Signalleitung 40 zugeführten Statussignal, so leitet sie einen Notbetrieb ein, in dem der Motor 7 in eine sichere Position gefahren wird. Beim Blattverstellantrieb einer Windkraftanlage ist diese typischerweise die Fahnenposition des Rotorblattes. Im Notbetrieb wird dem Trennschütz 15 ein Ansteuerstrom zugeführt. Trennschütz 14 wird nicht angesteuert. Infolgedessen trennt das Trennschütz 14 die elektrische Verbindung zwischen dem Antriebsregler 9 und dem Versorgungseingang 16 des Elektromotors 7. Das Trennschütz 15 stellt eine Verbindung zwischen dem Versorgungsanschluss 16 und den Ausgängen U, V und W der Kommutatoreinheit 20 her. Außerdem entfällt die Bestromung der elektromechanischen Steller 36, sodass die Bürsten 23, 24, 25, 26 und 27 mit den Schleif ringmuster auf dem Schleifringträger 21 in Kontakt kommen. Die Bremse 18 bleibt zunächst gelöst.If the safety controller 35 detects the failure of the drive controller 9 by the status signal supplied to it by the drive controller 9 on the signal line 40, it initiates an emergency operation, in which the motor 7 is moved to a safe position. When Blattverstellantrieb a wind turbine this is typically the flag position of the rotor blade. In emergency operation, the separation contactor 15 is supplied with a drive current. Isolating contactor 14 is not activated. As a result, the contactor 14 separates the electrical Connection between the drive controller 9 and the supply input 16 of the electric motor 7. The isolation contactor 15 establishes a connection between the supply connection 16 and the outputs U, V and W of the commutator unit 20. In addition, the energization of the electromechanical actuator 36 is eliminated, so that the brushes 23, 24, 25, 26 and 27 with the grinding ring pattern on the slip ring carrier 21 come into contact. The brake 18 remains initially solved.
Durch den Kommutator 20 werden bei geschlossenen Trennschütz 15 Statorwicklungen des Synchronmotors 7 mit der Gleichspannung der Akkumulatoreinheit 5 verbunden. Der Rotor des Synchronmotors 7 und das Statormagnetfeld weisen einen Winkelversatz auf, der ein Anlaufen des Rotors bedingt. Der Rotor nimmt den Schleifringträger 21 des Kommutators 20 bei seiner Drehbewegung mit. Im Synchronmotor 7 wird bei Drehung des Rotors ein dem Rotor in der jeweiligen Drehrichtung voranlaufendes schrittweise geschaltetes magnetisches Drehfeld erzeugt. Die Drehrichtung kann durch die Polarität der Akkumulatoreinheit 5 vorgegeben werden.By the commutator 20 15 stator windings of the synchronous motor 7 are connected to the DC voltage of the accumulator unit 5 with closed contactor. The rotor of the synchronous motor 7 and the stator magnetic field have an angular offset, which causes a start-up of the rotor. The rotor takes the slip ring carrier 21 of the commutator 20 with it during its rotational movement. In the synchronous motor 7, as the rotor rotates, a stepwise switched magnetic rotating field advancing the rotor in the respective direction of rotation is generated. The direction of rotation can be predetermined by the polarity of the accumulator unit 5.
Im Notbetrieb wird also der elektrische Motor 7 durch die Akkumulatoreinheit 5 über den Kommutator 20 versorgt. Der Elektromotor 7 treibt die Motorwelle 12 in Richtung des Erreichens einer sicheren Position an. Bei Erreichen der sicheren Position kann ein Abschalten der elektrischen Antriebseinrichtung 1 auf einfache Weise durch einen Endschalter erfolgen. Nach Erreichen der sicheren Position wird die Bremse 18 mit der Motorwelle 12 in Eingriff gebracht. Dadurch wird die Motorwelle 12 in der sicheren Position festgesetzt.In emergency operation, therefore, the electric motor 7 is supplied by the accumulator unit 5 via the commutator 20. The electric motor 7 drives the motor shaft 12 in the direction of reaching a safe position. Upon reaching the safe position switching off the electric drive device 1 can be done easily by a limit switch. After reaching the safe position, the brake 18 is brought into engagement with the motor shaft 12. Thereby, the motor shaft 12 is fixed in the safe position.
Die Bremse 18 wird nach Beginn der Notbetriebsfahrt zunächst offen gehalten. Erst wenn die sichere Position - die Fahnenstellung im Beispiel der Windkraft- anläge - erreicht ist, wird die Bremse in Eingriff gebracht. Das Erreichen der sicheren Position wird durch einen Endschalter an die Sicherheitssteuerung 35 signalisiert, die daraufhin das Trennschütz 15 öffnet und die Bremse 18 in Eingriff bringt. Die Sicherheitssteuerung 35 könnte ebenso die Verbindung zwischen der Akkumulatoreinheit 5 und der Kommutatoreinheit 20 über ein geeignetes Schaltschütz trennen oder die Bürsten 23 und 24 bzw. 25, 26 undThe brake 18 is initially kept open after the start of emergency operation. Only when the safe position - the flag position in the example of Windkraft- anläge - is reached, the brake is brought into engagement. Reaching the safe position is signaled by a limit switch to the safety controller 35, which then opens the contactor 15 and the brake 18 is engaged. The safety controller 35 could also be the connection between the accumulator unit 5 and the commutator 20 via a disconnect suitable contactor or the brushes 23 and 24 or 25, 26 and
27 von dem Schleifringträger 21 abheben.27 lift off the slip ring carrier 21.
Der Notbetrieb wird beendet, wenn die Sicherheitssteuerung 35 nach erfolgter Fehlerbeseitigung ein fehlerfreies Antriebsregelgerät 9 feststellt. Infolgedessen wird der für den Normalbetrieb beschriebene Zustand der Trennschütze 14 und 15, der Bremse 18 und der elektromechanischen Steller 36 wieder hergestellt.The emergency operation is terminated when the safety controller 35 detects a faultless drive controller 9 after the fault has been eliminated. As a result, the state described for the normal operation of the contactors 14 and 15, the brake 18 and the electromechanical actuator 36 is restored.
Damit ist der Elektromotor 7 wieder aus dem Antriebsregelgerät 9 ansteuerbar.Thus, the electric motor 7 is again controlled from the drive controller 9.
Die Sicherheitssteuerung 35 kann als eigene elektronische bzw. elektromecha- nische Baugruppe ausgeführt sein. Diese wird mittels des Statussignals des Antriebsregelgeräts 9 angesteuert. Die Sicherheitssteuerung kann jedoch auch in das Antriebsregelgerät 9 integriert sein.The safety controller 35 can be designed as a separate electronic or electromechanical module. This is controlled by means of the status signal of the drive controller 9. However, the safety controller can also be integrated into the drive controller 9.
Anstelle des Trennschützes 15, welches im angesteuerten Zustand schließt, kann ein Trennschütz verwendet werden, welches im angesteuerten Zustand offen ist. Dieses Trennschütz würde im Normalbetrieb bestromt und so offen gehalten. Ein solches Trennschütz würde im Notbetriebsfall selbst bei Ausblei- ben einer Stromversorgung für die Sicherheitssteuerung 35 die Verbindung zwischen dem Kommutator 20 und dem Synchronmotor 7 zuverlässig herstellen.Instead of the contactor 15, which closes in the driven state, a contactor can be used, which is open in the activated state. This isolating contactor would be energized during normal operation and kept open. Such an isolating contactor would reliably establish the connection between the commutator 20 and the synchronous motor 7 in the event of emergency, even in the absence of a power supply for the safety controller 35.
Die vorliegende Erfindung gibt eine elektrische Antriebseinrichtung an, die mit einem bürstenlosen permanent erregten Synchronmotor ausgestattet ist. Der permanent erregte Synchronmotor wird durch ein Antriebsregelgerät mit einem frequenzvariablem Wechselstrom angesteuert. Zusätzlich wurde die Möglichkeit geschaffen, den Elektromotor aus einer Akkumulatoreinheit direkt mit Gleichstrom anzutreiben. Dazu ist ein mechanischer Kommutator mit dem Rotor des Synchronmotors gekoppelt und ein Schalter vorgesehen, durch den die Ausgangsleiter des Kommutators mit dem Versorgungsanschluss des Synchronmotors verbunden werden können. Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit eine zuverlässigen Notbetriebsfahrt der elektrischen Antriebseinrichtung in eine sichere Position unter Verwendung einer Gleichstromquelle und einfachster, elektromechanischer Schaltmittel. BezugszeichenlisteThe present invention provides an electric drive device equipped with a brushless permanent magnet synchronous motor. The permanently excited synchronous motor is controlled by a drive controller with a variable frequency alternating current. In addition, the possibility was created to drive the electric motor from a battery unit directly with direct current. For this purpose, a mechanical commutator is coupled to the rotor of the synchronous motor and a switch is provided, through which the output conductor of the commutator can be connected to the supply terminal of the synchronous motor. The present invention thus enables a reliable emergency operation of the electric drive device in a safe position using a DC power source and simplest, electromechanical switching means. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Elektrische Antriebseinheit1 Electric drive unit
3 Wechselstromnetz3 AC mains
5 Akkumulatoreinheit5 accumulator unit
7 Elektromotor7 electric motor
9 Antriebsregelgerät9 drive controller
11 Drehwinkelsensor11 rotation angle sensor
12 Motorwelle12 motor shaft
14 Trennschütz14 isolating contactor
15 Trennschütz15 isolating contactor
16 Versorgungsanschluss16 supply connection
18 Bremse18 brake
20 Kommutatoreinheit20 commutator unit
21 Schleifringträger21 slip ring carriers
23 Bürste23 brush
24 Bürste24 brush
25 Bürste25 brush
26 Bürste26 brush
27 Bürste27 brush
30 Leiterbahn30 trace
31 Leiterbahn31 trace
35 Sicherheitssteuerung35 safety control
36 Elektromechanische Steller36 electromechanical actuators
40 Statussignalleitung40 status signal line
U AusgangsleiterU output conductor
V AusgangsleiterV output conductor
W Ausgangsleiter W output conductor

Claims

Patentansprüche claims
1. Elektrische Antriebseinrichtung, insbesondere zur Verstellung eines Blattanstellwinkels einer Windkraftanlage, mit einem bürstenlosen elektrischen Motor (7), der an seinem Versorgungsanschluss (16) mit einem frequenzvariablen Wechselstrom ansteuerbar ist, und mit einer zusätzlichen Gleichstromquelle (5), dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Motor (7) als permanent erregter Synchronmotor ausgeführt ist, dass ein mechanischer Kommutator (20) vorhanden ist, welcher mit einem1. Electric drive device, in particular for adjusting a Blattanstellwinkels a wind turbine, with a brushless electric motor (7) which is controllable at its supply terminal (16) with a variable frequency alternating current, and with an additional DC power source (5), characterized in that the electric motor (7) is designed as a permanently excited synchronous motor, that a mechanical commutator (20) is present, which with a
Rotor des Motors (7) gekoppelt ist und welcher in Abhängigkeit von einer Winkellage des Rotors einen Pol der Gleichstromquelle (5) mit einem seiner Ausgangsleiter (U, V, W) verbindet, und dass ein Schalter (15) vorgesehen ist, über den die Ausgangsleiter (U, V, W) des Kommutators (20) mit dem Versorgungsanschluss (16) desRotor of the motor (7) is coupled and which, depending on an angular position of the rotor, a pole of the DC power source (5) with one of its output conductor (U, V, W) connects, and in that a switch (15) is provided, over which the Output conductor (U, V, W) of the commutator (20) to the supply terminal (16) of the
Motors (7) verbindbar sind.Motors (7) are connectable.
2. Elektrische Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (15) elektrisch ansteuerbar ist und dass der Schalter (15) bei Beaufschlagung mit einem Ansteuerstrom trennt.2. Electric drive device according to claim 1, characterized in that the switch (15) is electrically controllable and that the switch (15) separates upon application of a drive current.
3. Elektrische Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (7) als dreiphasiger Drehstrommotor ausgelegt ist, und dass der Kommutator (20) drei Ausgangsleiter besitzt.3. Electrical drive device according to claim 1 or 2, characterized in that the motor (7) is designed as a three-phase AC motor, and that the commutator (20) has three output conductors.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung aus Kommutator (20) und Rotor eine Drehrichtung bei Gleichstrombetrieb vorgibt.4. The method according to claim 3, characterized in that the arrangement of commutator (20) and rotor defines a direction of rotation in DC operation.
5. Elektrische Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung vorhanden ist, mit der Bürsten (23, 24, 25, 26, 27) des Kommutators (20) von einem Schleifring (21 ) des Kommutators (20) abhebbar sind. 5. Electrical drive device according to one of claims 1 to 4, characterized in that a device is provided, with the Brushes (23, 24, 25, 26, 27) of the commutator (20) of a slip ring (21) of the commutator (20) are liftable.
PCT/EP2007/009965 2006-12-01 2007-11-17 Electric drive device WO2008064791A2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006057213.0 2006-12-01
DE102006057213A DE102006057213A1 (en) 2006-12-01 2006-12-01 Electric drive device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2008064791A2 true WO2008064791A2 (en) 2008-06-05
WO2008064791A3 WO2008064791A3 (en) 2008-10-16

Family

ID=39338983

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2007/009965 WO2008064791A2 (en) 2006-12-01 2007-11-17 Electric drive device

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102006057213A1 (en)
WO (1) WO2008064791A2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009020503B4 (en) * 2008-06-17 2013-03-14 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Machine for the conversion of flow energy
CN103511182A (en) * 2013-01-17 2014-01-15 成都阜特科技股份有限公司 Direct current variable pitch control system of wind generating set

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009044570A1 (en) 2009-11-17 2011-05-19 Ssb Wind Systems Gmbh & Co. Kg Wind turbine
EP2501932B1 (en) 2009-11-17 2015-05-06 SSB Wind Systems GmbH & Co. KG Control cabinet for a wind turbine
DE102009046883A1 (en) * 2009-11-19 2011-06-09 Moog Unna Gmbh Pitch drive device for a wind or hydroelectric power plant
DE102009055708A1 (en) * 2009-11-26 2011-06-01 Krebs & Aulich Gmbh Electric actuator

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE20020232U1 (en) * 2000-11-29 2002-01-17 Siemens Ag Wind turbine with auxiliary energy device for adjusting rotor blades in the event of a fault
DE10335575A1 (en) * 2003-07-31 2005-03-17 Siemens Ag Emergency operating device for wind power system with adjustable rotor blades has energy storage device that can be used for to supply energy to electric motor and that can be charged up by current converter
WO2007144146A1 (en) * 2006-06-12 2007-12-21 Repower Systems Ag Wind energy installation with an autonomous energy supply for a blade adjustment device
EP1916417A2 (en) * 2006-10-17 2008-04-30 LTi REEnergy GmbH Trigger circuit for DC motors with brake and emergency operating supply device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE20020232U1 (en) * 2000-11-29 2002-01-17 Siemens Ag Wind turbine with auxiliary energy device for adjusting rotor blades in the event of a fault
DE10335575A1 (en) * 2003-07-31 2005-03-17 Siemens Ag Emergency operating device for wind power system with adjustable rotor blades has energy storage device that can be used for to supply energy to electric motor and that can be charged up by current converter
WO2007144146A1 (en) * 2006-06-12 2007-12-21 Repower Systems Ag Wind energy installation with an autonomous energy supply for a blade adjustment device
EP1916417A2 (en) * 2006-10-17 2008-04-30 LTi REEnergy GmbH Trigger circuit for DC motors with brake and emergency operating supply device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009020503B4 (en) * 2008-06-17 2013-03-14 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Machine for the conversion of flow energy
CN103511182A (en) * 2013-01-17 2014-01-15 成都阜特科技股份有限公司 Direct current variable pitch control system of wind generating set

Also Published As

Publication number Publication date
WO2008064791A3 (en) 2008-10-16
DE102006057213A1 (en) 2008-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1154555B1 (en) System for electronic commutating a brushless dc motor
DE102009046883A1 (en) Pitch drive device for a wind or hydroelectric power plant
DE69916476T2 (en) SYNCHRONOUS MACHINE WITH ROTATING BRUSHES
EP3318764B1 (en) Vacuum pump with overspeed protection
EP2047586B1 (en) Synchronous motor, motor system and method for operating a motor system
WO2008064791A2 (en) Electric drive device
EP2646275B1 (en) Method for charging a traction battery
DE102017115506B4 (en) Control device for an inverter
DE102005063240B4 (en) vacuum cleaning
EP0771065A1 (en) Start-up method for a rotating variable speed electrical drive
EP2399769A2 (en) Transport vehicle with a number of electric machines
EP0903007B1 (en) Arrangement with an electronically commutated motor
WO2011006809A2 (en) Segmented stator for a dynamo electric machine
WO2013149639A1 (en) Electrical drive arrangement
DE112019001048T5 (en) ENGINE DRIVE CONTROL DEVICE AND ENGINE DRIVE CONTROL METHOD
EP1533892B9 (en) Method to reduce the braking time of a motor
DE102004024914A1 (en) Motor drive unit
EP4018542B1 (en) Control unit for controlling a motor and method
EP1870999B1 (en) Method for operating a pump with an electronic commutating electrical machine
EP1068661A2 (en) Emergency operation device for a facility with an electric motor
DE2715366B2 (en) Electrical machine with a rotor, a stator provided with a multi-phase winding and a commutation device that is structurally combined with the machine
WO2012143210A1 (en) Method for operating a submarine and submarine
DE19953265B4 (en) Method for starting a DC motor
DE2556582A1 (en) METHOD AND MOTOR DEVICE FOR GENERATING HIGH SPEEDS
DE102011075874A1 (en) Electrical drive apparatus for use in hybrid drivetrain for driving e.g. electric car, has rotor supported at shaft in axial direction offset to another rotor and drivable by magnetic field of coil arrangement

Legal Events

Date Code Title Description
122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 07819852

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2