WO2008116876A1 - Elektrische antriebsmaschine, insbesondere als antrieb für eine galette - Google Patents

Elektrische antriebsmaschine, insbesondere als antrieb für eine galette Download PDF

Info

Publication number
WO2008116876A1
WO2008116876A1 PCT/EP2008/053557 EP2008053557W WO2008116876A1 WO 2008116876 A1 WO2008116876 A1 WO 2008116876A1 EP 2008053557 W EP2008053557 W EP 2008053557W WO 2008116876 A1 WO2008116876 A1 WO 2008116876A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
drive
rotor
drive machine
machine according
energy
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/053557
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gerhard Huth
Markus Reinhard
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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 Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO2008116876A1 publication Critical patent/WO2008116876A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/0094—Structural association with other electrical or electronic devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/46—Motors having additional short-circuited winding for starting as an asynchronous motor

Definitions

  • Electric drive machine in particular as a drive for a godet
  • the invention relates to an electric drive machine with a stator and a rotor, which form a drive system in which a power transmission system for the electrical power supply of a load on the moving part is assigned, wherein the windings of the drive system and the energy transmission system are housed in a common active part, and wherein the drive and the energy function are largely independent of each other.
  • Such a drive machine is constructed, for example, according to the principle of a synchronous machine.
  • Electric drive machines consist of a stator and a moving rotor. In some applications, it is necessary to apply electrical energy to the rotor, e.g. in the form of a shaft or a spindle to transmit.
  • the electrical energy can i.a. the supply of heaters, safety device, sensors, data transmission systems or actuators serve.
  • a galette is a rotating cylinder which has a high surface quality and which is driven by an electric drive machine.
  • the godets serve e.g. the redirecting and stretching of synthetic fibers.
  • textile machines a large number of such godets is provided.
  • the godets are driven with coordinated speeds. As drives therefore usually synchronous machines are used.
  • At least some of the godets must be heated, so it is necessary to transfer energy for the heating to the rotating godet Energy is transferred either galvanically using slip rings or inductively by means of a transformer on the rotating housing of the godet.
  • the heating takes place by means of a resistor.
  • the prime mover is connected to the galette via a coupling.
  • the coupling between Galette and this driving prime mover is rigid.
  • a stop cage is provided in addition to permanent magnets, since the drive machine should be able to operate without a rotary encoder in accordance with a specification. This allows the prime mover to run asynchronously high, pulling itself into synchronism automatically. If the prime mover fails, it recovers itself due to the inrush cage.
  • the godet is usually stored by itself. For the realization of known godets there is thus required installation space for the drive machine, the godet and the transmission means for providing the electrical energy. If slip rings are used to transfer the electrical energy to the godet, the result is a considerable maintenance effort. Furthermore, the operation of such a galette is associated with a noise. Another disadvantage of the galvanic transfer of energy is that brush abrasion makes it impossible to use it in some environments.
  • the drive system in the rotor next to permanent magnets for operation as a synchronous machine comprises a damper winding which acts as a starting cage.
  • the damper winding has a pole pair number, which is why it selectively responds to the motor function but not to the energy function.
  • the replacement of a squirrel cage typical for asynchronous machines by a damper winding which assumes the function of the starter cage during the phase of the engine start, ensures the selective response exclusively to the engine function. As a result, drive and energy function can be operated largely independent of each other.
  • the drive or motor function of the electric drive machines is designed as a synchronous machine, which operates at the moment of startup as an asynchronous and pulls into the synchronism.
  • the damper winding which acts as a starting cage, couples with the stator winding of the drive function when the rotor starts up. After the prime mover has moved into synchronism in the vicinity of the synchronous speed, a coupling takes place between the permanent magnets in the rotor and the stator winding of the drive function.
  • an electric drive machine has the advantage that no rotor position sensor and Drehiereistwertgeber is required.
  • the transmission of electrical energy to the rotor is contactless, so that can be dispensed with slip rings.
  • costs and maintenance of the electric drive machine can be reduced.
  • the prime mover can be used in potentially explosive environments.
  • Another advantage is that operation is possible with reduced noise.
  • the absence of slip rings also has the avoidance of abrasion result, whereby the use in sensitive environments is possible.
  • an electric drive machine according to the invention can be train space-optimized. This results from the fact that no non-contact rotary transformer is necessary. Furthermore, the transformer of electrical energy is integrated in the drive.
  • the damper winding is short-circuited.
  • the windings of the drive system of the stator and of the rotor as well as those in the
  • Runners integrated permanent magnets on the same number of pole pairs.
  • the windings of the drive system and the power transmission system may share each groove in the stator.
  • the permanent magnets are integrated in the rotor.
  • the number of pole pairs of the drive system and the energy transmission system are different.
  • a further embodiment provides that the power loss of the prime mover is divided between the engine function and the energy function.
  • the transmission of electrical energy is expediently inductive.
  • the decoupled operation of the subfunctions is by a suitable choice of the winding parameters of Windings of motor system on the one hand and energy transmission system on the other hand achieved.
  • Such a drive machine is described, for example, in DE 10 2005 024 203 A1 of the Applicant, the contents of which are incorporated by reference into the present application.
  • a control circuit for an inverter of the energy transmission system for providing a constant supply voltage for the load, wherein the control circuit uses a speed of the rotor as an input variable.
  • the control circuit comprises a device for, in particular wireless, detection of the rotational speed of the rotor.
  • the device for detecting the rotational speed of the rotor can be designed, for example, as a tachogenerator or resolver.
  • control loop comprises a processing unit, for example in the form of a microcontroller, a d-space system or a DSP (Digital Signal Processor) board, which is coupled to the device for detecting the rotational speed, wherein the processing unit of the device of the speed corresponding signal for determining the supply frequency can be fed.
  • the frequency of the frequency determined by the processing unit frequency can be supplied as a desired frequency to the inverter of the energy transmission system.
  • the new setpoint of the feed frequency can be used by a hand be fed to conventional inverter, which ensures that the flow is always kept constant.
  • inventive drive machine as an external rotor with integrated energy transfer.
  • An engine according to the invention is expediently usable as a drive for a godet.
  • FIG. 1 is a schematic representation of an exemplary embodiment of an electric drive machine according to the invention
  • Fig. 2 shows a schematic structure of the electric drive machine according to the invention in another Dar- position
  • Fig. 3 is an illustration of the use of an electric drive machine according to the invention as a drive for a galette.
  • FIG. 1 and 2 show in different schematic representations of the basic structure of an electric drive machine 1 according to the invention.
  • the drive machine 1 is constructed as a synchronous motor.
  • a stator 2 carries in a number of grooves a 2 p M -pole stator winding 4 for the drive and a 2p E- pole stator winding 7 for power transmission. With p the pole pair number is designated.
  • the windings share each groove.
  • a rotor or rotor 3 in addition to permanent magnets 6, which are preferably integrated in the rotor plate section of the rotor 3, also carries two rotor windings in a number of slots. The permanent magnets 6 and a first rotor winding, the so-called.
  • Damper winding 5, 2 p M -pole are designed to work with the stator winding 4 of the drive function to couple.
  • the use of a starter cage, such as in asynchronous machines, is not appropriate because it would couple with the stator winding 4 of the energy function.
  • the second rotor winding 8, which is assigned to the energy function, is designed with 2p E- pole and couples with the stator winding 7 for the energy function in the stator 2.
  • the damper winding serves to start the rotor as a "start-up cage.” Near the synchronous rotational speed, it contracts the drive machine 1 in the synchronism.
  • the damper winding 8 in the rotor 3 then serves only as a damper winding.An advantage of this procedure is that the drive machine 1 can be operated without a rotary encoder.
  • the energy function corresponds in its structure to a slip ring rotor.
  • the stator winding 7 and the rotor winding 8 constitute a rotating rotary transformer.
  • the rotor voltage is slip-dependent.
  • One way of controlling the open-circuit voltage of the voltage applied to the rotor winding is to provide a control circuit for a converter of the energy transmission system, wherein the control circuit uses the speed of the rotor as input and determines from this a desired supply frequency for the inverter.
  • ⁇ M P M + 2p M g 2>
  • S I 0,1,2,3, ••• Permanent excitation in the rotor plate section
  • ⁇ M v M + 6p M g 2 ;
  • stator and rotor numbers are present. Furthermore, the following must apply to the stator and rotor numbers:
  • Each of the two functions is then limited in their maximum power and thus also in their power loss.
  • Fig. 1 shows an exemplary electric drive machine, wherein in the figure respective parameters are entered for a design.
  • Fig. 2 shows the schematic structure of the electric drive machine 1 according to the invention in another illustration. From this is particularly clear that the damper winding 5 of the motor function is shorted. With the rotor winding 8 of the energy function, an electric load - in the case of a driven by the engine Galette an electric heater - connected. By providing a rotor winding for the motor function in the rotor 3, a selective response of this damper winding 5 to the field generated by the stator winding 4 of the motor function is ensured. In contrast, a response to the field generated by the stator winding 7 of the energy function does not take place.
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment in which an electric drive machine according to the invention drives a galette 16.
  • the prime mover 1 is attached to a flange 11, which rests on one side of a wall 10.
  • a godet with a tread 17 is arranged on a further flange 12, wherein the flange 12 rests against the wall 10.
  • the prime mover 1 and the godet 10 are connected to each other via a hollow shaft 14, which is passed through an opening 13 in the wall 10.
  • heating resistors are arranged, which are not shown in the figure.
  • an electrical conductor 15 is guided in the hollow shaft 14, which may be formed for example in the form of a cable.
  • the electrical conductor 15 On the one hand, it is connected to the rotor winding 8 of the energy transmission system (cf., FIG. 2) and connected to the heating resistor in the region of the chain 16.
  • the drive machine according to the invention with integrated energy transmission can be designed as an external rotor motor.
  • the external rotor of the drive machine then represents the godet 16. In this way, further space can be saved.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

Es wird eine elektrische Antriebsmaschine (1) beschrieben, die einen Stator (2) und einen Läufer (3) umfasst, die ein Antriebssystem (M) bilden. Dem Antriebssystem (M) ist ein Energieübertragungssystem (E) zur elektrischen Energieversorgung einer Last auf dem bewegten Teil zugeordnet, wobei die Wicklungen des Antriebssystems (M) und des Energieübertragungssystems (E) in einem gemeinsamen Aktivteil untergebracht sind. Dabei sind die Antriebs- und die Energiefunktion weitgehend voneinander unabhängig. Das Antriebssystem (M) umfasst im Läufer (3) neben Permanentmagneten (6) für einen Betrieb als Synchronmaschine eine Dämpferwicklung (5), die als Anlaufkäfig wirkt.

Description

Elektrische Antriebsmaschine, insbesondere als Antrieb für eine Galette
Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebsmaschine mit einem Stator und einem Läufer, die ein Antriebssystem bilden, bei dem ein Energieübertragungssystem zur elektrischen Energieversorgung einer Last auf dem bewegten Teil zugeordnet ist, wobei die Wicklungen des Antriebssystems und des Energieübertragungssystems in einem gemeinsamen Aktivteil untergebracht sind, und wobei die Antriebs- und die Energiefunktion weitgehend voneinander unabhängig sind.
Eine solche Antriebsmaschine ist beispielsweise nach dem Prinzip einer Synchronmaschine aufgebaut. Elektrische Antriebsmaschinen bestehen aus einem Stator und einem bewegten Läufer. Bei manchen Anwendungen ist es nötig, elektrische Energie auf den Läufer, z.B. in Form einer Welle oder einer Spindel, zu übertragen. Die elektrische Energie kann u.a. der Versorgung von Heizungen, Sicherheitseinrichtung, Sensoren, Datenübertragungssystemen oder Aktuatoren dienen.
So finden beispielsweise bei Textilmaschinen sog. Galetten eine weite Verbreitung. Bei einer Galette handelt es sich um einen rotierenden Zylinder, welcher eine hohe Oberflächengüte aufweist und der von einer elektrischen Antriebsmaschine angetriebenen wird. Die Galetten dienen z.B. dem Umlenken und Strecken von Kunstfaserfäden. In Textilmaschinen ist eine Vielzahl derartiger Galetten vorgesehen. Hierbei ist es notwendig, dass die Galetten mit aufeinander abgestimmten Drehzahlen angetrieben werden. Als Antriebe werden deshalb üblicherweise Synchronmaschinen verwendet.
Um bestimmte Kunstfaserqualitäten durch „Ausschmelzung" zu erreichen, müssen zumindest manche der Galetten beheizt werden. Es ist deshalb notwendig, Energie für die Heizung in die rotierende Galette zu übertragen. Die zum Heizen benötigte Energie wird entweder galvanisch unter Verwendung von Schleifringen oder induktiv mittels eines Übertragers auf das rotierende Gehäuse der Galette übertragen. Die Beheizung erfolgt mittels eines Widerstands.
Die Antriebsmaschine ist über eine Kupplung mit der Galette verbunden. Die Kupplung zwischen Galette und der diese antreibenden Antriebsmaschine ist starr. Im Läufer der Antriebsmaschine ist zusätzlich zu Permanentmagneten ein An- laufkäfig vorgesehen, da die Antriebsmaschine entsprechend einer Vorgabe, ohne einen Drehgeber auskommen soll. Hierdurch kann die Antriebsmaschine asynchron hoch laufen, wobei sie sich selbstständig in den Synchronismus zieht. Fällt die Antriebsmaschine außer Tritt, so fängt sie sich aufgrund des Anlaufkäfigs selbst wieder.
Die Galette ist in der Regel selbst gelagert. Zur Realisierung bekannter Galetten wird damit Bauraum für die Antriebsmaschine, die Galette und das Übertragungsmittel zum Bereit- stellen der elektrischen Energie benötigt. Werden Schleifringe zum Übertragen der elektrischen Energie auf die Galette eingesetzt, so entsteht ein nicht unerheblicher Wartungsaufwand. Ferner ist der Betrieb einer derartigen Galette mit einer Geräuschentwicklung verbunden. Ein Nachteil der galva- nischen Übertragung von Energie ist ferner, dass durch Abrieb von Bürsten ein Einsatz in manchen Umgebungen nicht möglich ist .
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elek- trische Antriebsmaschine anzugeben, welche bei einfachem konstruktivem Aufbau den Verzicht auf eine galvanische Übertragung von Energie ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Antriebsmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in den abhängigen Patentansprüchen . Erfindungsgemäß umfasst das Antriebssystem im Läufer neben Permanentmagneten für einen Betrieb als Synchronmaschine eine Dämpferwicklung, die als Anlaufkäfig wirkt.
Im Gegensatz zu einem Anlaufkäfig weist die Dämpferwicklung eine Polpaarzahl auf, weshalb diese selektiv auf die Motorfunktion, jedoch nicht auf die Energiefunktion anspricht. Der Ersatz eines für Asynchronmaschinen typischen Käfigläufers durch eine Dämpferwicklung, die während der Phase des Anlau- fens der Antriebsmaschine die Funktion des Anlaufkäfigs übernimmt, stellt das selektive Ansprechen ausschließlich auf die Motorfunktion sicher. Hierdurch können Antriebs- und Energiefunktion weitgehend voneinander unabhängig betrieben werden.
Die Antriebs- bzw. Motorfunktion der elektrischen Antriebsmaschinen ist als Synchronmaschine ausgebildet, welche im Moment des Anlaufens als Asynchronmaschine arbeitet und sich in den Synchronismus zieht. Die als Anlaufkäfig wirkende Dämpferwicklung koppelt beim Anlaufen des Läufers mit der Stän- derwicklung der Antriebsfunktion. Nachdem sich die Antriebsmaschine in der Nähe der synchronen Drehzahl in den Synchronismus gezogen hat, erfolgt eine Kopplung zwischen den Permanentmagneten in dem Läufer und der Ständerwicklung der Antriebsfunktion .
Aus diesem Grund weist eine erfindungsgemäße elektrische Antriebsmaschine den Vorteil auf, dass kein Rotorlagegeber sowie Drehzahlistwertgeber erforderlich ist. Die Übertragung der elektrischen Energie auf den Läufer erfolgt kontaktlos, so dass auf Schleifringe verzichtet werden kann. Hierdurch lassen sich Kosten- und Wartungsaufwand der elektrischen Antriebsmaschine verringern. Ferner lässt sich die Antriebsmaschine in explosionsgefährdeten Umgebungen einsetzen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass ein Betrieb lärmredu- ziert möglich ist. Der Verzicht auf Schleifringe hat ferner die Vermeidung von Abrieb zur Folge, wodurch auch der Einsatz in empfindlichen Umgebungen möglich ist. Schließlich lässt sich eine erfindungsgemäße elektrische Antriebsmaschine bau- raumoptimiert ausbilden. Dies resultiert daraus, dass kein berührungsloser Drehübertrager notwendig ist. Ferner ist der Übertrager der elektrischen Energie in den Antrieb integriert .
Gemäß einer Ausbildung ist die Dämpferwicklung kurzgeschlossen .
Gemäß einer weiteren Ausbildung weisen die Wicklungen des An- triebssystems des Stators und des Läufers sowie die in dem
Läufer integrierten Permanentmagnete die gleiche Polpaarzahl auf. Die Wicklungen des Antriebssystems und des Energieübertragungssystems können sich in dem Stator jede Nut teilen.
Vorzugsweise sind die Permanentmagneten in dem Läufer integriert .
Zur (im Wesentlichen vollständigen) Entkopplung der Wicklungssysteme des Antriebssystems und des Energieübertragungs- Systems sind die Polpaarzahlen des Antriebssystems und des EnergieübertragungsSystems unterschiedlich .
Eine weitere Ausbildung sieht vor, dass die Verlustleistung der Antriebsmaschine auf die Motorfunktion und die Energie- funktion aufgeteilt ist. Durch die erfindungsgemäße elektrische Antriebsmaschine lässt sich eine Kopplung von Motor- und Energiefunktion hinsichtlich der thermischen und magnetischen Ausnutzung der Teile nicht vermeiden. Das Problem der thermischen Kopplung lässt sich jedoch dadurch umgehen bzw. verrin- gern, dass die maximal zulässige, d.h. abführbare, Verlustleistung der Antriebsmaschine auf die Motor- und Energiefunktion gezielt aufgeteilt wird. Jede der beiden Funktionen ist dann in ihrer maximalen Leistung und damit auch in ihrer Verlustleistung beschränkt.
Die Übertragung der elektrischen Energie erfolgt zweckmäßigerweise induktiv. Der entkoppelte Betrieb der Teilfunktionen ist durch eine geeignete Wahl der Wicklungsparameter der Wicklungen von Motorsystem einerseits und Energieübertragungssystem andererseits erreicht. Eine solche Antriebsmaschine ist beispielsweise in der DE 10 2005 024 203 Al der Anmelderin beschrieben, deren Inhalt durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist zur Bereitstellung einer konstanten Versorgungsspannung für die Last ein Regelkreis für einen Umrichter des Energieübertragungssystems vor- gesehen, wobei der Regelkreis eine Drehzahl des Läufers als Eingangsgröße verwendet. Diesem Aspekt liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das Energieübertragungssystem der elektrischen Antriebsmaschine als Anordnung einer asynchronen Maschine in Schleifringläufertechnik realisierbar ist, so dass die ent- sprechenden Gleichungen zur Beschreibung des Betriebsverhaltens entsprechend verwendet werden können. Bei einer entsprechenden Analyse der Gleichungen ergibt sich, dass durch die messtechnische Erfassung der Drehzahl des Läufers und die Bestimmung einer neuen Frequenz der Speisespannung die der Last zur Verfügung gestellte Spannung konstant gehalten werden kann, wobei der Wert der Spannung frei gewählt werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Regelkreis eine Vorrichtung zur, insbesondere drahtlosen, Erfassung der Drehzahl des Läufers. Die Vorrichtung zur Erfassung der Drehzahl des Läufers kann beispielsweise als Tachogenerator oder Resolver ausgebildet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Regelkreis eine Verarbeitungseinheit, z.B. in Form eines Mikrocontrol- lers, einem d-Space-System oder einem DSP (Digital Signal Processor) -Board, die mit der Vorrichtung zur Erfassung der Drehzahl gekoppelt ist, wobei der Verarbeitungseinheit von der Vorrichtung ein der Drehzahl entsprechendes Signal zur Ermittlung der Speisefrequenz zuführbar ist. Dem Umrichter des Energieübertragungssystems ist damit die von der Verarbeitungseinheit ermittelte Frequenz als Sollfrequenz zuführbar. Der neue Sollwert der Speisefrequenz kann einem handeis- üblichen Umrichter zugeführt werden, welcher sicherstellt, dass der Fluss immer konstant gehalten wird.
Zur weiteren Bauraumoptimierung kann vorgesehen sein, die er- findungsgemäße Antriebsmaschine als Außenläufer mit integrierter Energieübertragung auszubilden.
Eine erfindungsgemäße Antriebsmaschine ist zweckmäßigerweise als Antrieb für eine Galette verwendbar.
Die Erfindung wird nachfolgend weiter anhand der Figuren weiter erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbei- spiels einer erfindungsgemäßen elektrischen Antriebsmaschine,
Fig. 2 einen schematischen Aufbau der erfindungsgemäßen elektrischen Antriebsmaschine in einer anderen Dar- Stellung und
Fig. 3 eine Darstellung der Verwendung einer erfindungsgemäßen elektrischen Antriebsmaschine als Antrieb für eine Galette.
Die Fig. 1 und 2 zeigen in jeweils unterschiedlichen schematischen Darstellungen den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen elektrischen Antriebsmaschine 1. Die Antriebsmaschine 1 ist als Synchronmotor aufgebaut. Ein Ständer 2 trägt in einer Anzahl an Nuten eine 2 pM-polige Ständerwicklung 4 für den Antrieb und eine 2pE-polige Ständerwicklung 7 für die Energieübertragung. Mit p ist die Polpaarzahl bezeichnet. Die Wicklungen teilen sich jede Nut. Ein Rotor oder Läufer 3 trägt neben Permanentmagneten 6, welche vorzugsweise im Ro- torblechschnitt des Läufers 3 integriert sind, ebenfalls zwei Läuferwicklungen in einer Anzahl an Nuten. Die Permanentmagnete 6 und eine erste Läuferwicklung, die sog. Dämpferwicklung 5, sind 2 pM-polig ausgeführt, um mit der Ständerwick- lung 4 der Antriebsfunktion zu koppeln. Die Verwendung eines Anlaufkäfigs, wie beispielsweise bei Asynchronmaschinen, ist nicht zweckmäßig, da dieser mit der Ständerwicklung 4 der Energiefunktion koppeln würde. Die zweite Läuferwicklung 8, welche der Energiefunktion zugeordnet ist, ist 2pE-polig ausgeführt und koppelt mit der Ständerwicklung 7 für die Energiefunktion im Stator 2. Die Dämpferwicklung dient zum Anlaufen des Läufers als „Anlaufkäfig" . In der Nähe der synchronen Drehzahl zieht sich die Antriebsmaschine 1 in den Synchronis- mus . Die Dämpferwicklung 8 in dem Läufer 3 dient dann nur noch als Dämpferwicklung. Vorteil dieser Vorgehensweise ist, dass die Antriebsmaschine 1 ohne Drehgeber betrieben werden kann .
Die Energiefunktion entspricht in ihrem Aufbau einem Schleifringläufer. Praktisch stellen die Ständerwicklung 7 und die Läuferwicklung 8 einen rotierenden Drehtransformator dar. Hierbei ist die Rotorspannung schlupfabhängig. Eine Möglichkeit zur Regelung der LeerlaufSpannung der an der Läuferwick- lung anliegenden Spannung besteht darin, einen Regelkreis für einen Umrichter des Energieübertragungssystems vorzusehen, wobei der Regelkreis die Drehzahl des Läufers als Eingangsgröße verwendet und aus dieser eine Soll-Speisefrequenz für den Umrichter ermittelt.
Um zu verhindern, dass sich Motor- und Energiefunktion hinsichtlich des Betriebsverhaltens nicht beeinflussen, ist eine Entkopplung der Wicklungssysteme der Motor- und Energiefunktion vorgesehen. Eine vollständige Entkopplung der beiden Wicklungssysteme liegt dann vor, wenn die auftretenden Polpaarzahlen unterschiedlich sind. Für die Polpaarzahlen der Energiefunktion gilt:
V E = PE + 6pEgι,' gι = 0,±l,±2,±3, ... Ständerwicklung = Ganzlochwicklung
ME = V E + 6pEg2; g2 = 0,±l,±2,±3, ... Rotorwicklung = Ganzlochwicklung
Für die Polpaarzahlen der Motorfunktion gilt: V M = PM + &pMg{, gλ = 0,±l,±2,±3, ... Ständerwicklung = Ganzlochwicklung
^M = PM + 2pMg2> SI = 0,1,2,3, ••• Permanenterregung im Rotorblechschnitt εM = vM + 6pMg2; g2 = 0,±l,±2,±3, ... Anlaufwicklung = Ganzlochwicklung
Ein Vergleich der Gleichungen ergibt, dass eine Entkopplung für den Fall
PM = gerade
Figure imgf000010_0001
vorliegt. Weiterhin müssen für die Ständer- und Rotornutzahlen gelten:
N1 = 6pMqM = 6pEqE und
N2 = 6pMqM* = 6pEqE *
Um ein Problem der thermischen Kopplung zwischen Motor- und Energieübertragungssystem zu vermeiden bzw. zu verringern, wird die maximal zulässige, d.h. abführbare Verlustleistung der Antriebsmaschine auf die Motor- und Energiefunktion gezielt aufgeteilt. Jede der beiden Funktionen ist dann in ihrer maximalen Leistung und damit auch in ihrer Verlustleistung beschränkt.
Fig. 1 zeigt eine beispielhafte elektrische Antriebsmaschine, wobei in die Figur jeweilige Parameter für eine Auslegung eingetragen sind. So weist der Stator in diesem Ausführungsbeispiel insgesamt N1 = 36 Ständernuten auf. Die Ständerwicklung der Motorfunktion (in der Figur als Motorwicklung be- zeichnet) weist die Polpaarzahl pM = 2 sowie eine Lochzahl qM = 3 auf, wobei die Lochzahl die Anzahl der Nuten je Pol und Strang angibt. Die Ständerwicklung der Energiefunktion (in der Figur mit Energiewicklung bezeichnet) weist die Polpaarzahl pE = 1 und die Lochzahl qE = 6 auf. Der Rotor umfasst insgesamt N2 = 24 Rotornuten. In den Läufer sind Permanentmagnete mit einem jeweiligen Nord- und Südpol integriert. Die integrierten Permanentmagnete weisen eine Polpaarzahl pM = 2 auf. Die zusätzlich vorgesehene Dämpferwicklung für den An- lauf der Antriebsmaschine weist die Polpaarzahl pM = 2 und die Lochzahl qM = 2 auf. Die Läuferwicklung der Energiefunktion (in der Figur als Energiewicklung bezeichnet) hat die Polpaarzahl pE = 1 und die Lochzahl qE = 4.
Fig. 2 zeigt den schematischen Aufbau der erfindungsgemäßen elektrischen Antriebsmaschine 1 in einer anderen Darstellung. Aus dieser geht insbesondere gut hervor, dass die Dämpferwicklung 5 der Motorfunktion kurzgeschlossen ist. Mit der Läuferwicklung 8 der Energiefunktion wird eine elektrische Last - im Fall einer durch die Antriebsmaschine angetriebenen Galette eine elektrische Heizung - verbunden. Durch das Vorsehen einer Läuferwicklung für die Motorfunktion in dem Läufer 3 wird ein selektives Ansprechen dieser Dämpferwicklung 5 auf das von der Ständerwicklung 4 der Motorfunktion erzeugte Feld sichergestellt. Ein Ansprechen auf das von der Ständerwicklung 7 der Energiefunktion erzeugte Feld findet hingegen nicht statt.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, in dem eine erfindungs- gemäße elektrische Antriebsmaschine eine Galette 16 antreibt. Die Antriebsmaschine 1 ist an einem Flansch 11 befestigt, welcher an einer Seite einer Wand 10 anliegt. Auf der gegenüberliegenden Seite der Wand 10 ist eine Galette mit einer Lauffläche 17 an einem weiteren Flansch 12 angeordnet, wobei der Flansch 12 an der Wand 10 anliegt. Die Antriebsmaschine 1 und die Galette 10 sind über eine Hohlwelle 14, welche durch einen Durchbruch 13 in der Wand 10 hindurchgeführt ist, miteinander verbunden. Am Innenumfang der Lauffläche 17 der Galette 16 sind Heizwiderstände angeordnet, welche in der Figur nicht dargestellt sind. Zur Übertragung von Heizenergie auf die Lauffläche 17 der Galette 16 ist in der Hohlwelle 14 ein elektrischer Leiter 15 geführt, der beispielsweise in Form eines Kabels ausgebildet sein kann. Der elektrische Leiter 15 ist einerseits mit der Läuferwicklung 8 des Energieübertragungssystems verbunden (vgl. Fig. 2) und im Bereich der Ga- lette 16 mit dem Heizwiderstand verbunden.
Alternativ kann die erfindungsgemäße Antriebsmaschine mit integrierter Energieübertragung als Außenläufermotor ausgebildet sein. Der Außenläufer der Antriebsmaschine stellt dann die Galette 16 dar. Hierdurch kann weiterer Bauraum eingespart werden.

Claims

Patentansprüche
1. Elektrische Antriebsmaschine (1) mit einem Stator (2) und einem Läufer (3) , die ein Antriebssystem (M) bilden, dem ein Energieübertragungssystem (E) zur elektrischen Energieversorgung einer Last auf dem bewegten Teil zugeordnet ist, wobei die Wicklungen des Antriebssystems (M) und des Energieübertragungssystems (E) in einem gemeinsamen Aktivteil untergebracht sind, und wobei die Antriebs- und die Energiefunktion weitgehend voneinander unabhängig sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebssystem (M) im Läufer (3) neben Permanentmagneten (6) für einen Betrieb als Synchronmaschine eine Dämpferwicklung (5) umfasst, die als Anlaufkäfig wirkt.
2. Antriebsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpferwicklung (5) kurzgeschlossen ist.
3. Antriebsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungen des Antriebssystems (M) des Stators (2) und des Läufers (3) sowie die in dem Läufer (3) integrierten Permanentmagnete die gleiche Polpaarzahl (PM, s/ PM,Li) aufweisen.
4. Antriebsmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass sich die Wicklungen des Antriebssystems (M) und des Energieübertragungssystems (E) in dem Stator (2) jede Nut (N1) teilen.
5. Antriebsmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass die Permanentmagneten (6) in dem
Läufer (3) integriert sind.
6. Antriebsmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Entkopplung der Wicklungssys- teme des Antriebssystems (M) und des Energieübertragungssystems (E) die Polpaarzahlen (pM, pE) des Antriebssystems (M) und des Energieübertragungssystems (E) unterschiedlich sind.
7. Antriebsmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlustleistung der Antriebsmaschine (1) auf die Motorfunktion und die Energiefunktion aufgeteilt ist.
8. Antriebsmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung elektrischer Energie induktiv erfolgt.
9. Antriebsmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der entkoppelte Betrieb der Teilfunktionen durch eine geeignete Wahl der Wicklungsparameter der Wicklungen von Antriebssystem (M) einerseits und Energieübertragungssystem (E) andererseits erreicht ist.
10. Antriebsmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bereitstellung einer konstanten Versorgungsspannung für die Last ein Regelkreis für einen Umrichter des Energieübertragungssystems (E) vorgesehen ist, wobei der Regelkreis eine Drehzahl des Läufers (3) als Eingangsgröße verwendet.
11. Antriebsmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelkreis eine Vorrichtung zur, insbesondere drahtlosen, Erfassung einer Drehzahl des Läufers (3) umfasst.
12. Antriebsmaschine nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelkreis eine Verarbeitungseinheit umfasst, die mit der Vorrichtung zur Erfassung der Drehzahl gekoppelt ist, wobei der Verarbeitungseinheit von der Vorrichtung ein der Drehzahl entsprechendes Signal zur Ermittlung einer Speisefrequenz zuführbar ist.
13. Antriebsmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass diese als Außenläufermotor ausgebildet ist.
14. Verwendung einer Antriebsmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche als Antrieb für eine Galette (16) .
PCT/EP2008/053557 2007-03-27 2008-03-26 Elektrische antriebsmaschine, insbesondere als antrieb für eine galette WO2008116876A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007014661A DE102007014661A1 (de) 2007-03-27 2007-03-27 Elektrische Antriebsmaschine, insbesondere als Antrieb für eine Galette
DE102007014661.4 2007-03-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2008116876A1 true WO2008116876A1 (de) 2008-10-02

Family

ID=39677370

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2008/053557 WO2008116876A1 (de) 2007-03-27 2008-03-26 Elektrische antriebsmaschine, insbesondere als antrieb für eine galette

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102007014661A1 (de)
WO (1) WO2008116876A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106877540A (zh) * 2015-09-21 2017-06-20 西门子公司 具有改善的抗短路能力的电机

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020212268A1 (de) 2020-09-29 2022-03-31 Universität Stuttgart Vereinigung von Resolver und induktiver Rotorversorgung in einem magnetischen Kreis

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH492809A (de) * 1964-01-22 1970-06-30 Whitin Machine Works Galette
DE4236340A1 (de) * 1992-10-28 1994-05-05 Daimler Benz Ag Anordnung zur individuellen berührungslosen Energieübertragung auf bewegbare Verbraucher
DE4418454A1 (de) * 1994-05-26 1995-11-30 Siemens Ag Außenläufer einer Synchronmaschine
US20030071533A1 (en) * 2001-10-16 2003-04-17 Satoshi Kikuchi Self-starting synchronous motor and compressor using the same
DE102005024203A1 (de) * 2005-05-25 2006-11-30 Siemens Ag Elektrische Antriebsmaschine

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE7209693U (de) * 1972-08-24 Siemens Ag Galettenantrieb
WO2002055772A1 (de) * 2001-01-13 2002-07-18 Barmag Ag Galette zum führen, erwärmen und fördern eines fadens

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH492809A (de) * 1964-01-22 1970-06-30 Whitin Machine Works Galette
DE4236340A1 (de) * 1992-10-28 1994-05-05 Daimler Benz Ag Anordnung zur individuellen berührungslosen Energieübertragung auf bewegbare Verbraucher
DE4418454A1 (de) * 1994-05-26 1995-11-30 Siemens Ag Außenläufer einer Synchronmaschine
US20030071533A1 (en) * 2001-10-16 2003-04-17 Satoshi Kikuchi Self-starting synchronous motor and compressor using the same
DE102005024203A1 (de) * 2005-05-25 2006-11-30 Siemens Ag Elektrische Antriebsmaschine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106877540A (zh) * 2015-09-21 2017-06-20 西门子公司 具有改善的抗短路能力的电机
CN106877540B (zh) * 2015-09-21 2019-05-07 西门子公司 具有改善的抗短路能力的电机

Also Published As

Publication number Publication date
DE102007014661A1 (de) 2008-10-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2047586B1 (de) Synchronmotor, motorsystem, sowie verfahren zum betreiben eines motorsystems
DE3018581A1 (de) Drehende elektrische maschine
WO2007128742A1 (de) Elektrische maschine, insbesondere permanenterregter synchronmotor mit einstellbarer feldschwächung
EP3318764B1 (de) Vakuumpumpe mit überdrehzahlsicherung
DE102005026779A1 (de) Elektrische Antriebseinrichtung
EP3118605A1 (de) Verfahren zur überwachung eines lagersystems
EP3232547A1 (de) Verfahren zum betreiben einer elektrischen maschine und elektrische maschine
WO2001096735A1 (de) Startervorrichtung für eine verbrennungsmaschine
EP0906239A1 (de) Verfahren zum steuern einer changiereinrichtung
EP2761732B1 (de) System mit einem polumschaltbaren Elektromotor, einem Umrichter und einer Verschalteinheit
WO2008116876A1 (de) Elektrische antriebsmaschine, insbesondere als antrieb für eine galette
EP2061627B2 (de) Arbeitsspindel
EP3060506B1 (de) Galette und verfahren zur steuerung einer galette
EP1369755B1 (de) Mechanisches-Elektronisches Antriebssystem
CH699003A2 (de) Vorrichtung an einer Textilmaschine, insbesondere Karde, Krempel o. dgl., mit mindestens zwei Walzen oder Walzengruppen.
EP2982035B1 (de) Verfahren zum anlaufen eines drehzahlveränderlichen elektromotors
DE102006021498B4 (de) Elektrische Wechselstrommaschine
EP0730337B1 (de) Antriebsaggregat für Nebenaggregate eines Kraftfahrzeuges
EP1640161B1 (de) Druckmaschinenzylinder
DE4017442A1 (de) Einzelspindelantrieb fuer eine arbeitsstelle einer spinnereimaschine
DE102017104878A1 (de) Sensorkomponente, Maschinenkomponente sowie Nachrüstverfahren
WO2011113809A2 (de) Galetteneinheit
DE3330027A1 (de) Vorrichtung zum betrieb einer vielzahl von mehrphasigen wechselstrommotoren mit gemeinsamer last
DE19817501C1 (de) Vorrichtung zur Steuerung und Regelung der Zugkräfte von strangförmigen Materialien in Verseil- oder Kabelumspinnmaschinen
WO2008116885A1 (de) Elektrische antriebsmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08749507

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08749507

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1