WO2012149996A2 - Antriebssystem und verfahren zum betreiben eines antriebssystems - Google Patents

Antriebssystem und verfahren zum betreiben eines antriebssystems Download PDF

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WO2012149996A2
WO2012149996A2 PCT/EP2012/001584 EP2012001584W WO2012149996A2 WO 2012149996 A2 WO2012149996 A2 WO 2012149996A2 EP 2012001584 W EP2012001584 W EP 2012001584W WO 2012149996 A2 WO2012149996 A2 WO 2012149996A2
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motor
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brake
drive system
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Olaf Simon
Josef Schmidt
Gunnar Meyrowitz
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Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Abt. Ecg
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B3/00—Line transmission systems
    • H04B3/54—Systems for transmission via power distribution lines
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/14—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1462—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack for programmable logic controllers [PLC] for automation or industrial process control
    • H05K7/1468—Mechanical features of input/output (I/O) modules
    • H05K7/1471—Modules for controlling actuators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters

Definitions

  • the invention relates to a drive system and a method for operating a
  • the invention is therefore the object of developing a drive system, where it should be installable with low installation costs in a system.
  • the object is achieved in the drive system according to the features specified in claim 1 and in the method according to the features specified in claim 1.
  • the drive system comprises at least one electric motor, which is fed by a converter, wherein the inverter and the motor via a cable system, in particular hybrid cables, are connected, wherein the cable system power lines for supplying the motor and
  • the low-power lines having two supply lines for supplying a motor-side electronic circuit (31), wherein the supply lines supply the brake coil of a brake,
  • CONFIRMATION COPY wherein the electronic circuit is supplied from the supply lines via a voltage adjustment circuit, in particular for providing an independent of the voltage level of the supply lines
  • Supply voltage for the electronic circuit in particular wherein the motor is a linear motor or rotary motor.
  • the advantage here is that the supply lines for transmitting coded information, preferably control commands for the brake, are usable.
  • the brake in particular the winding number, the geometric dimensions and the material properties of the brake with
  • Brake coil dimensioned such that it remains ventilated at a voltage level which exceeds the supply voltage of the electronic circuit.
  • the advantage here is that the brake is even controlled directly from the supply lines.
  • At least one sensor and an actuator are arranged as an electronic circuit on the motor.
  • an angle sensor can be used as a sensor.
  • the voltage adjustment circuit divides a supply voltage for the electronic circuit from the on
  • a controllable switch in particular IGBT or MOSFET, is arranged in the current path between a supply line and the brake coil for controlling the brake coil current.
  • Brake coil current is controllable in terms of level, with even a fast excitation of the brake is executable, wherein a timer is used in the drive circuit for the switch.
  • the switch is controllable by the drive circuit such that it is open unless the higher of the two levels is applied to the supply lines.
  • at least one sensor and an actuator are arranged on the motor, wherein the inverter and the motor are connected via a hybrid cable, wherein the hybrid cable power lines and low power lines, wherein as low-voltage lines at least two or only two signal lines and two supply lines, in particular for 24 volt supply, are used, wherein via the signal lines, the values detected by the sensors and, in particular temporally staggered, the control data intended for the actuator can be transmitted.
  • the advantage here is that a single hybrid cable is used and thus only a small installation effort is possible. Since a cable is assigned only a converter-side connector and / or a motor-side connector, considerable costs can be saved and the wiring of a system simplified, so clearly installed.
  • the motor is a temperature sensor, in particular a temperature sensor arranged in the stator windings of the motor, and / or a
  • Angle sensor arranged and is an actuator as an electromagnetically actuated brake, the braking torque of the rotor shaft of the motor zuleitbar.
  • the hybrid cable is connected via a plug connection with the motor and / or via a different plug connection with the converter.
  • the advantage here is that a hybrid connector part is used and thus power cables and low power cables are connected together and thus a simple installation is executable.
  • a means for galvanic isolation in particular a transformer, between the engine and lines of the hybrid cable, in particular
  • Low power cables of the hybrid cable arranged and / or is a means for galvanic isolation, in particular a transformer, arranged between the motor and lines of the hybrid cable, in particular low-voltage lines of the hybrid cable.
  • the advantage here is that a reduced interference from external signals or other noise can be achieved.
  • the signal-to-noise ratio is improved and security is increased.
  • the signal lines function as differential
  • the advantage here is that a particularly high signal-to-noise ratio can be achieved and the transmission errors are reduced.
  • Hybrid cable can be fed and which controls the electromagnet of the brake supplied power.
  • the advantage here is that the current is controllable and thus a braking torque can be conducted to the rotor shaft of the electromagnetically actuated brake as a controllable actuator.
  • a printed circuit board is arranged in the motor, in particular on an at least partially housing-forming part, and on the circuit board of
  • a converter is arranged on the circuit board, which receives the data transmitted via the signal lines as digital information and from the control information for the actuator, in particular the semiconductor switch filters out and the signals from the sensors, in particular angle sensor and temperature sensor, as digital data stream via the signal lines to the inverter.
  • two further signal lines are arranged in the hybrid cable, so that the drive system can be operated in safety-related systems, in particular wherein the digital data stream is transmitted redundantly or
  • the drive system has at least one electric motor, which is fed by a converter, wherein the inverter and the motor via a cable system, in particular hybrid cables, are connected, wherein the cable system power lines for supplying the motor and
  • the low-power lines having two supply lines for supplying a motor-side electronic circuit, wherein the supply lines also supply the brake coil of a brake, in particular a brake mechanically connected to the motor, in particular for generating a torque which counteracts the torque generated by the motor
  • Torque reference meadow one of the force generated by the engine
  • the electronic circuit is supplied via a voltage adjustment circuit from the supply lines, in particular wherein a supply voltage independently of the voltage level of the supply lines for the electronic circuit is provided, wherein for the transmission of information, in particular control data, on the
  • Supply lines different levels are applied to the inverter side, in particular wherein the signals are decoded on the motor side, in particular wherein the motor is a linear motor or rotary motor.
  • the advantage here is that the supply lines for transmitting information can be used. As a result of the voltage adjustment circuit, a uniform voltage for the electronic circuit, in particular angle sensor, can be set despite the variable voltage levels on the supply lines.
  • the invention can be applied to all electric motor drives with brake, including on linear motors and rotary motors.
  • two different levels are used for coding on the supply lines, wherein at the lower level, a release of the brake is effected and at the higher of the two levels, a collapse of the brake is effected.
  • the advantage here is that a coding for controlling the brake is made possible in a simple manner.
  • data are transmitted in a digitally coded manner on the signal lines in such a way that the time segments of negative and positive voltage are of equal length, in particular wherein the time segments are each so short that transformers used as means for galvanic isolation are not saturated.
  • data is transmitted in the Manchester code on the signal lines, in particular wherein the data is transmitted bidirectionally, in particular wherein a half duplex method is used, in particular wherein the data of the sensors and actuators are transmitted serially one behind the other in a data word.
  • the advantage here is that an effective low-noise signal transmission can be produced bidirectionally.
  • Frequency converter FU and an electric motor fed by this FU.
  • FIG. 2 shows the cable connection according to the invention.
  • FIG. 3 shows a detail of a schematic circuit diagram.
  • FIG. 4 shows a schematic circuit diagram of an exemplary embodiment according to the invention.
  • FIG. 5 shows a modification of the exemplary embodiment according to FIG.
  • At least one respective connector is provided for each cable, so that the
  • Cable from the motor M, in particular an electric motor, and / or from the inverter FU is separable.
  • the inverter FU is arranged in a control cabinet of a system, whereas the motor M in the mechanical part of the system, ie outside the cabinet, is arranged. This results in high cable lengths and complex wiring.
  • stator winding of the motor M is at least one temperature sensor or a
  • thermosensitive switch arranged.
  • an angle sensor is arranged on the motor, whose signals information about the angular position of the rotor shaft of the
  • Electric motor M included. Furthermore, a brake is arranged on the motor M, the braking force of which acts on the rotor shaft.
  • Another cable 6 with low power lines 3 and 2 is necessary because not enough many low power cables can be integrated in the hybrid cable.
  • the weak current lines 3 transmit the control voltage for the brake and the low-current lines 2 the analog temperature values detected. Appropriate connectors are providable.
  • each track of this encoder are assigned two lines and the encoder has more than one track.
  • the processing of these track signals then takes place in the inverter FU.
  • Hybrid connector to the motor and / or hybrid connector to the inverter necessary.
  • the hybrid cable includes the power lines U, V, W, PE and additionally only a few low-voltage lines.
  • the power lines U, V, W, PE and additionally only a few low-voltage lines.
  • weak current lines in a first exemplary embodiment according to FIGS. 2 and 3, only two lines Data + and Data- are necessary for a differential signal transmission together with supply lines GND and VDD.
  • Data word can be arranged, wherein each data word is exemplified by braking in a first word portion brake related data, in a second word portion
  • the communication over the signal lines is bidirectionally executable so that the temperature sensor related data and angle sensor related data from the motor M to the inverter FU and the brake related data from the inverter FU are transmitted to the motor M.
  • the process data position and temperature can now be transferred from the motor to the inverter and the process data "brake on” or "brake off” coded can be transmitted from the inverter FU to motor M.
  • the low-voltage power supply lines provide the brake, The temperature sensor and / or the encoder can be supplied by 24 volts between VDD and GND.
  • the brake in this case comprises an electronic circuit which controls an electromagnet of the brake.
  • the electronic circuit via the mentioned
  • a power semiconductor switch encompassed by the electronic circuit controls the current of the electromagnet and receives its drive signal via the data lines Data + and Data-.
  • the motor-side and / or converter-side galvanic isolation is reduced
  • a circuit board is arranged in the motor M, which are supplied to the signals of the sensors and from which the electromagnet of the brake, so the actuator, its associated control current is supplied.
  • the motor housing is supplied to the signals of the sensors and from which the electromagnet of the brake, so the actuator, its associated control current is supplied.
  • Hybrid connector part arranged, in which the hybrid cable 20 by means of a
  • Mating connector part is plugged and the associated lines from
  • Connector part are passed to the circuit board.
  • the hybrid cable 20 includes four lines 21 for low power, in particular two lines for the differential signal transmission and two lines for the
  • Heavy current, ie motor phases U, V, W and neutral PE are Heavy current, ie motor phases U, V, W and neutral PE.
  • the circuit board with its equipped electronic components as part of the angle sensor executable when magnetic field-sensitive sensors, in particular Hall sensors and / or Wiegandsensoren are arranged on the circuit board and the circuit board is arranged in the engine, that these magnetic field-sensitive sensors a rotating, with the rotor shaft of the motor rotatably connected part facing
  • the circuit board is exemplified fastened to a flange or other housing part of the engine.
  • this printed circuit board and the further forwarded sensor signals zulleitbar, especially those of the temperature sensor.
  • the control current for the electromagnet of the brake is controllable. Preferably, therefore, is on the
  • Printed circuit board also an electronic circuit or a component providable, which is referred to as a converter and forms an interface between the sensor signals and the signal lines Data + and Data-.
  • a converter forms an interface between the sensor signals and the signal lines Data + and Data-.
  • Permanent magnet of the rotating part is equipped accordingly. Thus, a bidirectional data transmission is possible.
  • On the circuit board is also a
  • Memory provided to the stored via the signal lines parameters can be fed.
  • the angle sensor allows consideration of these parameters.
  • motor-related data in this memory which is preferably designed as a long-term memory, such as EEPROM or the like, or at least includes such a memory component, so that even in case of power failure, the stored parameters are not lost.
  • a fan is preferably used, wherein the permanent magnets in the fan ring and / or in the fan blades and / or arranged in an outer circumference arranged shipsleitring the fan.
  • an electromagnetically actuated brake is arranged on the motor.
  • the brake pad carrier is axially displaceable and rotationally fixed arranged the rotor.
  • the armature disk is arranged axially displaceable and non-rotatably arranged on the motor housing or stator.
  • two of the low current lines 21 are designed as supply lines, which are operated to have two states of voltage, for example a low voltage such as 7.5 volts or alternatively a higher voltage 24 volts.
  • the brake coil 30 is supplied and a voltage adjustment circuit 32, an electronic circuit 31, such as angle sensor with evaluation electronics or the like.
  • the voltage adjustment circuit 32 generates a supply voltage of 5 volts for the electronic circuit 31 from the voltage between the supply lines (GND, 24 V / 7.5 V).
  • Bein concerns the high voltage level, ie the exemplary 24 volts, not only the electronic circuit 31 is supplied but also the brake is energized enough so that the brake is released.
  • the brake drive information is encoded with the electronic circuit 31 always powered.
  • Brake control is therefore independent of the data lines Data + and Data- executable. Even more data can be transmitted as a binary data stream by using the two voltage levels as HIGH and LOW signals.
  • electronic circuit 31 is preferably an angle sensor with
  • FIG. 5 shows a controllable semiconductor switch 40, in particular IGBT or
  • MOSFET used for controlling the coil current, by a not shown drive circuit for the semiconductor switch 40, which the supply voltage is supplied, only at the high voltage level, in particular therefore 24 volts, the switch 40 is set in the conductive state.
  • the brake is dimensioned so that it remains ventilated at both voltage levels, ie HIGH and LOW. Thus, the binary data stream is then transferable without disturbing the braking state.
  • the associated data are also transmitted via the signal lines.
  • a bidirectional communication is executable.
  • a half-duplex method is used herein.
  • controllable semiconductor switch in particular IGBT or MOSFET

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Abstract

Antriebssystem und Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems, das zumindest einen Elektromotor aufweist, welcher von einem Umrichter gespeist wird, wobei der Umrichter und der Motor über ein Kabelsystem, insbesondere Hybridkabel, verbunden sind, wobei das Kabelsystem Starkstromleitungen zur Versorgung des Motors und Schwachstromleitungen aufweist, wobei die Schwachstromleitungen zwei Versorgungsleitungen zur Versorgung einer motorseitigen elektronischen Schaltung aufweisen, wobei die Versorgungsleitungen die Bremsspule einer Bremse versorgen, insbesondere zur Erzeugung eines dem vom Motor erzeugten Drehmoment entgegenwirkenden Drehmoments beziehungswiese einer der vom Motor erzeugten Kraft entgegenwirkenden Kraft, wobei die elektronische Schaltung über eine Spannungsanpassungsschaltung aus den Versorgungsleitungen versorgt wird, insbesondere zur Bereitstellung einer unabhängig vom Spannungspegel der Versorgungsleitungen erzeugten Versorgungsspannung für die elektronische Schaltung, insbesondere wobei der Motor ein Linearmotor oder rotatorischer Motor ist.

Description

Antriebssystem und Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem und ein Verfahren zum Betreiben eines
Antriebssystems.
Es ist bekannt, als Antriebssystem einen umrichtergespeisten Motor zu verwenden, wobei der Umrichter mit dem Motor über ein Kabel verbunden ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine ein Antriebssystem weiterzubilden, wobei es mit geringem Installationsaufwand in einer Anlage installierbar sein soll.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Antriebssystem nach den in Anspruch 1 und bei dem Verfahren nach den in Anspruch 1 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Antriebssystem sind, dass das Antriebssystem zumindest einen Elektromotor aufweist, welcher von einem Umrichter gespeist wird, wobei der Umrichter und der Motor über ein Kabelsystem, insbesondere Hybridkabel, verbunden sind, wobei das Kabelsystem Starkstromleitungen zur Versorgung des Motors und
Schwachstromleitungen aufweist, wobei die Schwachstromleitungen zwei Versorgungsleitungen zur Versorgung einer motorseitigen elektronischen Schaltung (31) aufweisen, wobei die Versorgungsleitungen die Bremsspule einer Bremse versorgen,
insbesondere zur Erzeugung eines dem vom Motor erzeugten Drehmoment
entgegenwirkenden Drehmoments beziehungswiese einer der vom Motor erzeugten Kraft entgegenwirkenden Kraft,
BESTÄTIGUNGSKOPIE wobei die elektronische Schaltung über eine Spannungsanpassungsschaltung aus den Versorgungsleitungen versorgt wird, insbesondere zur Bereitstellung einer unabhängig vom Spannungspegel der Versorgungsleitungen erzeugten
Versorgungsspannung für die elektronische Schaltung, insbesondere wobei der Motor ein Linearmotor oder rotatorischer Motor ist.
Von Vorteil ist dabei, dass die Versorgungsleitungen zur Übertragung codierter Information, vorzugsweise Steuerbefehle für die Bremse, verwendbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Bremse, insbesondere die Wicklungszahl, die geometrischen Abmessungen und die Materialeigenschaften der Bremse mit
Bremsspule, derart dimensioniert, dass sie bei einem Spannungspegel, welcher die Versorgungsspannung der elektronischen Schaltung überschreitet, gelüftet bleibt. Von Vorteil ist dabei, dass die Bremse sogar direkt aus den Versorgungsleitungen ansteuerbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind als elektronische Schaltung am Motor zumindest ein Sensor und ein Aktor angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass als Sensor beispielsweise ein Winkelsensor verwendbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung teilt die Spannungsanpassungsschaltung eine Versorgungsspannung für die elektronische Schaltung aus dem auf den
Versorgungsleitungen herrschenden Spannungspegel herab. Von Vorteil ist dabei, dass für die elektronische Schaltung eine gleichmäßige Spannung bereit gestellt wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist im Strompfad zwischen einer Versorgungsleitung und der Bremsspule ein steuerbarer Schalter, insbesondere IGBT oder MOSFET, angeordnet zur Steuerung des Bremsspulenstroms. Von Vorteil ist dabei, dass der
Bremsspulenstrom vom Pegel abhängig steuerbar ist, wobei sogar eine Schnellerregung der Bremse ausführbar ist, wobei ein Zeitglied in der Ansteuerschaltung für den Schalter verwendet wird. Außerdem ist der Schalter derart von der Ansteuerschaltung steuerbar, dass er offen, solange nicht der höhere der beiden Pegel auf den Versorgungsleitungen anliegt. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind am Motor zumindest ein Sensor und ein Aktor angeordnet, wobei der Umrichter und der Motor über ein Hybridkabel verbunden sind, wobei das Hybridkabel Starkstromleitungen und Schwachstromleitungen aufweist, wobei als Schwachstromleitungen zumindest zwei oder nur zwei Signalleitungen und zwei Versorgungsleitungen, insbesondere zur 24 Volt -Versorgung, verwendet sind, wobei über die Signalleitungen die von den Sensoren erfassten Werte und, - insbesondere zeitlich versetzt - , die für den Aktor bestimmten Ansteuerdaten übertragbar sind.
Von Vorteil ist dabei, dass ein einziges Hybridkabel verwendbar ist und somit nur ein geringer Installationsaufwand ermöglicht ist. Da einem Kabel nur ein umrichterseitiger Steckverbinder und/oder ein motorseitiger Steckverbinder zugeordnet wird, sind erhebliche Kosten einsparbar und die Verkabelung einer Anlage vereinfachbar, also übersichtlicher installierbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist am Motor ein Temperatursensor, insbesondere ein in den Statorwicklungen des Motors angeordneter Temperatursensor, und/oder ein
Winkelsensor angeordnet und ist als Aktor eine elektromagnetisch betätigbare Bremse, deren Bremsmoment der Rotorwelle des Motors zuleitbar. Von Vorteil ist dabei, dass verschiedene Sensoren verwendbar sind und die erfassten Sensordaten zusammen, also ein digitaler Datenstrom, dem Umrichter und dessen Steuerelektronik zuleitbar sind, so dass die erfassten Sensordaten beim Regeln des Antriebs verwendbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Hybridkabel über eine Steckverbindung mit dem Motor und/oder über eine andere Steckverbindung mit dem Umrichter verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass ein Hybridsteckverbinderteil verwendbar ist und somit Starkstromleitungen und Schwachstromleitungen gemeinsam verbindbar sind und somit eine einfache Installation ausführbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Mittel zur galvanischen Trennung, insbesondere ein Transformator, zwischen Motor und Leitungen des Hybridkabels, insbesondere
Schwachstromleitungen des Hybridkabels angeordnet und/oder ist ein Mittel zur galvanischen Trennung, insbesondere ein Transformator, zwischen Motor und Leitungen des Hybridkabels, insbesondere Schwachstromleitungen des Hybridkabels angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass eine verringerte Störeinwirkung von Fremdsignalen oder sonstigem Rauschen erreichbar ist. Insbesondere wird das Signal-Rauschverhältnis verbessert und die Sicherheit erhöht. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung fungieren die Signalleitungen als differentielle
Signalübertragungsleitungen. Von Vorteil ist dabei, dass ein besonders hohes Signal- Rauschverhältnis erreichbar ist und die Fehlübertragungen vermindert werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfassen die Starkstromleitungen die Motorphasen- Zuleitungen (U,V,W,) und einen Nullleiter (PE). Von Vorteil ist dabei, dass der Starkstrom, also mehr als 1 Ampere übertragbar ist und das Hybridkabel diese Leitungen mit entsprechend großem Querschnitt aufnimmt. Die zu diesem Wechselstrom zugehörige Motorspannung liegt zwischen 100 Volt und 1000 Volt Effektivspannung. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist im Motor ein ansteuerbarer Halbleiterschalter angeordnet, dem das Ansteuersignal vom Umrichter über die Signalleitungen des
Hybridkabels zuführbar ist und welcher den dem Elektromagneten der Bremse zugeführten Strom steuert. Von Vorteil ist dabei, dass der Strom steuerbar ist und somit von der elektromagnetisch betätigbaren Bremse als steuerbarer Aktor ein Bremsmoment auf die Rotorwelle leitbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist im Motor eine Leiterplatte angeordnet, insbesondere an einem zumindest teilweise gehäusebildenden Teil, und auf der Leiterplatte der
Halbleiterschalter bestückt ist, wobei auf der Leiterplatte auch ein magnetfeldsensitiver Sensor, insbesondere Hallsensor und/oder Wiegandsensor, bestückt ist, welcher einem drehbar gelagerten Teil, insbesondere Lüfter, gegenüberstehend angeordnet ist, wobei am drehbar gelagerten Teil Dauermagnete angeordnet sind, die von dem magnetfeldsensitiven Sensor detektierbar sind beim Vorbeidrehen. Von Vorteil ist dabei, dass eine integrierte kompakte Ausführung ermöglicht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist auf der Leiterplatte eine Umsetzer angeordnet, welcher die über die Signalleitungen als digitale Information übertragenen Daten empfängt und daraus die Ansteuerinformationen für den Aktor, insbesondere den Halbleiterschalter, herausfiltert und die von den Sensoren, insbesondere Winkelsensor und Temperatursensor, zugeleiteten Signale als digitalen Datenstrom über die Signalleitungen an den Umrichter leitet. Von Vorteil ist dabei, dass mittels des Umsetzers nur wenige Signalleitungen notwendig sind, nämlich nur eine Datenleitung, die durch die beiden differentiell arbeitenden Signalleitungen realisiert sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind im Hybridkabel zwei weitere Signalleitungen angeordnet, so dass das Antriebssystem in sicherheitsgerichteten Anlagen betreibbar ist, insbesondere wobei der digitale Datenstrom redundant übertragen wird oder
Prüfinformationen über den digitalen Datenstrom übertragen werden. Von Vorteil ist dabei, dass die Sicherheit in einfacher Weise erhöhbar ist und trotzdem eine einfache Installation erreichbar ist, da nur ein Hybridkabel verwendet ist.
Wichtige Merkmale bei dem Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems sind, dass das Antriebssystem zumindest einen Elektromotor aufweist, welcher von einem Umrichter gespeist wird, wobei der Umrichter und der Motor über ein Kabelsystem, insbesondere Hybridkabel, verbunden sind, wobei das Kabelsystem Starkstromleitungen zur Versorgung des Motors und
Schwachstromleitungen aufweist, wobei die Schwachstromleitungen zwei Versorgungsleitungen zur Versorgung einer motorseitigen elektronischen Schaltung aufweisen, wobei die Versorgungsleitungen auch die Bremsspule einer Bremse, insbesondere einer mit dem Motor mechanisch verbundenen Bremse, versorgen, insbesondere zur Erzeugung eines dem vom Motor erzeugten Drehmoment entgegenwirkenden
Drehmoments beziehungswiese einer der vom Motor erzeugten Kraft
entgegenwirkenden Kraft, wobei die elektronische Schaltung über eine Spannungsanpassungsschaltung aus den Versorgungsleitungen versorgt wird, insbesondere wobei eine unabhängig vom Spannungspegel der Versorgungsleitungen erzeugte Versorgungsspannung für die elektronische Schaltung bereit gestellt wird, wobei zur Übertragung von Information, insbesondere Steuerdaten, auf den
Versorgungsleitungen verschiedene Pegel umrichterseitig angelegt werden, insbesondere wobei die Signale motorseitig decodiert werden, insbesondere wobei der Motor ein Linearmotor oder rotatorischer Motor ist.
Von Vorteil ist dabei, dass die Versorgungsleitungen zum Übertragen von Information verwendbar sind. Infolge der Spannungsanpassungsschaltung ist trotz der veränderlichen Spannungspegel auf den Versorgungsleitungen eine gleichmäßige Spannung für die elektronische Schaltung, insbesondere Winkelsensor, bereit stellbar. Vorteiligerweise lässt sich die Erfindung auf alle elektromotorischen Antriebe mit Bremse anwenden, also auch auf Linearmotoren und rotatorische Motoren. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung werden zwei verschiedene Pegel zur Codierung auf den Versorgungsleitungen verwendet, wobei bei dem niedrigeren Pegel ein Lüften der Bremse bewirkt wird und bei dem höheren der beiden Pegel ein Einfallen der Bremse bewirkt wird. Von Vorteil ist dabei, dass eine Codierung zur Ansteuerung der Bremse in einfacher Weise ermöglicht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung werden auf den Signalleitungen Daten derart digital codiert übertragen, dass die zeitlichen Abschnitte negativer und positiver Spannung gleich lang sind, insbesondere wobei die zeitlichen Abschnitte jeweils derart kurz sind, dass als Mittel zur galvanischen Trennung verwendete Transformatoren nicht gesättigt werden. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung werden auf den Signalleitungen Daten im Manchestercode übertragen, insbesondere wobei die Daten bidirektional übertragen werden, insbesondere wobei ein half Duplex Verfahren verwendet werden, insbesondere wobei die Daten der Sensoren und Aktoren seriell hintereinander in einem Datenwort übertragen werden.
Von Vorteil ist dabei, dass eine effektive störarme Signalübertragung bidirektional herstellbar ist.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen
Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:
In der Figur 1 ist der Stand der Technik einer Kabelverbindung zwischen einem
Frequenzumrichter FU und einem von diesem FU gespeisten Elektromotor gezeigt.
In der Figur 2 ist die erfindungsgemäße Kabelverbindung gezeigt.
In der Figur 3 ist ein Ausschnitt aus einem schematischen Schaltplan gezeigt.
In der Figur 4 ist schematischer Schaltplan eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels gezeigt.
In der Figur 5 ist eine Modifikation des Ausführungsbeispiel nach Figur 4 gezeigt.
Im Stand der Technik gemäß Figur 1 ist bekannt, zwischen einem Umrichter FU und einem Elektromotor M eine Kabelverbindung zu schaffen, die verschiedene Leitungen für
Schwachstrom und Starkstrom aufweist. Dabei sind für jedes Kabel zumindest ein jeweiliger Steckverbinder vorgesehen, damit das
Kabel vom Motor M, insbesondere ein Elektromotor, und/oder vom Umrichter FU trennbar ist. Vorzugsweise wird der Umrichter FU in einem Schaltschrank einer Anlage angeordnet, wohingegen der Motor M im maschinenbaulichen Teil der Anlage, also außerhalb des Schaltschrankes, angeordnet ist. Hierdurch ergeben sich hohe Kabellängen und komplexe Verdrahtungen.
In der Statorwicklung des Motors M ist zumindest ein Temperatursensor oder ein
temperaturempfindlicher Schalter angeordnet. Außerdem ist ein Winkelsensor am Motor angeordnet, dessen Signale Information über die Winkellage der Rotorwelle des
Elektromotors M enthalten. Des Weiteren ist am Motor M eine Bremse angeordnet, deren Bremskraft auf die Rotorwelle wirkt.
Somit sind als Verkabelung zwischen Umrichter FU und Motor M nicht nur die
Starkstromleitungen 4 für die Phasen U, V, W des Motors M samt der zugehörige Nullleitung PE verwendet sondern auch Schwachstromleitungen. Dabei sind beispielhaft die Leitungen 1 zur Übertragung der vom Winkelsensor erfassten Information in einem Hybridkabel 5 zusammen mit den Starkstromleitungen U,V,W, PE angeordnet. Ein weiteres Kabel 6 mit Schwachstromleitungen 3 und 2 ist notwendig, da im Hybridkabel nicht ausreichend viele Schwachstromleitungen integrierbar sind. Dabei übertragen die Schwachstromleitungen 3 die Steuerspannung für die Bremse und die Schwachstromleitungen 2 die analog erfassten Temperaturwerte. Entsprechende Steckverbinder sind vorsehbar.
Zur Übertragung der Signale des Winkelsensors sind 6 oder mehr Leitungen notwendig, da jeder Spur dieses Gebers zwei Leitungen zugeordnet sind und der Geber mehr als eine Spur aufweist. Die Verarbeitung dieser Spursignale erfolgt dann im Umrichter FU.
Bei der Erfindung gemäß den Figuren 2 und 3 wird im Unterschied zum Stand der Technik nach Figur 1 nur ein einziges Hybridkabel verwendet. Somit ist auch nur ein
Hybridsteckverbinder zum Motor und/oder Hybridsteckverbinder zum Umrichter notwendig.
Dabei umfasst das Hybridkabel die Starkstromleitungen U,V,W, PE und zusätzlich nur wenige Schwachstromleitungen. Dabei sind als Schwachstromleitungen in einem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 und 3 nur zwei Leitungen Data+ und Data- für eine differentielle Signalübertragung notwendig zusammen mit Versorgungsleitungen GND und VDD.
Wie in Figur 3 gezeigt ist eine galvanische Trennung, also Potentialtrennung, durch
Verwendung eines umrichterseitigen und eines motorseitigen Transformators realisiert. Durch Verwendung des Manchester Codes als Codierung bei der Signalübertragung ist sicher gestellt, dass die zeitlichen Abschnitte mit negativer und positiver Spannung gleich lang sind und die Transformatoren nicht gesättigt werden. Die Daten sind hierbei als
Datenwort anordenbar, wobei jedes Datenwort beispielhaft zusammengesetzt ist, indem in einem ersten Wortanteil bremsenbezogene Daten, in einem zweiten Wortanteil
temperatursensorbezogene Daten und in einem dritten Wortanteil winkelsensorbezogene Daten angeordnet werden. Die Kommunikation über die Signalleitungen ist bidirektional ausführbar, so dass die temperatursensorbezogenen Daten und winkelsensorbezogenen Daten vom Motor M an den Umrichter FU und die bremsenbezogenen Daten vom Umrichter FU an den Motor M übertragen werden. Über diese Schnittstelle zwischen Umrichter und Motor können nun die Prozessdaten Lage und Temperatur vom Motor zum Umrichter übertragen und das Prozessdatum„Bremse ein " oder "Bremse aus" codiert vom Umrichter FU zum Motor M übertragen werden. Über die Schwachstrom-Versorgungsleitungen ist die Bremse, der Temperatursensor und/oder der Geber versorgbar. Hierzu werden beispielhaft 24 Volt zwischen VDD und GND angelegt.
Die Bremse umfasst hierbei eine elektronische Schaltung, welche einen Elektromagneten der Bremse ansteuert. Hierzu wird die elektronische Schaltung über die genannten
Schwachstrom-Versorgungsleitungen VDD und GND versorgt. Ein von der elektronischen Schaltung umfasster Leistungshalbleiterschalter steuert den Strom des Elektromagneten und empfängt sein Ansteuersignal über die Signalleitungen Data+ und Data-. Die motorseitige und/oder umrichterseitige galvanische Trennung vermindert
Störsignaleinwirkungen.
Vorzugsweise ist im Motor M eine Leiterplatte angeordnet, welcher die Signale der Sensoren zugeführt werden und von welcher dem Elektromagneten der Bremse, also des Aktors, sein ihm zugeordneter Steuerstrom zugeführt wird. Hierzu wird als am Motorgehäuse ein
Hybridsteckverbinderteil angeordnet, in welches das Hybridkabel 20 mittels eines
entsprechenden an einem Endbereich des Hybridkabels 20 angeordneten
Gegensteckverbinderteils steckverbindbar ist und die zugehörigen Leitungen vom
Steckverbinderteil zur Leiterplatte durchgeleitet werden.
Das Hybridkabel 20 umfasst vier Leitungen 21 für Schwachstrom, insbesondere zwei Leitungen für die differentielle Signalübertragung und zwei Leitungen für die
Versorgungsspannungsdurchleitung, und Leitungen 22 für Leistung, insbesondere
Starkstrom, also Motorphasen U, V, W und Nullleiter PE.
Vorteiligerweise ist hierbei die Leiterplatte mit auf ihr bestückten elektronischen Bauelementen als Teil des Winkelsensors ausführbar. Wenn nämlich auf der Leiterplatte magnetfeldsensitive Sensoren, insbesondere Hallsensoren und/oder Wiegandsensoren, angeordnet werden und die Leiterplatte derart im Motor angeordnet wird, dass diese magnetfeldsensitiven Sensoren einem drehenden, mit der Rotorwelle des Motors drehfest verbundenen Teil gegenüberstehend
angeordnet sind, sind auf dem drehenden Teil Dauermagnete anordenbar, die von den magnetfeldsensitiven Sensoren detektierbar sind und somit die Winkelstellung erfassbar ist. Die Leiterplatte ist dabei beispielhaft an einem Flanschteil oder sonstigen Gehäuseteil des Motors befestigbar. Somit sind dieser Leiterplatte auch die weiter zugeleiteten Sensorsignale zuleitbar, insbesondere also diejenigen des Temperatursensors. Von der Leiterplatte ausgehend ist auch der Steuerstrom für den Elektromagneten der Bremse steuerbar. Vorzugsweise ist also auf der
Leiterplatte auch eine elektronische Schaltung oder ein Bauteil vorsehbar, das als Umsetzer bezeichnet wird und eine Schnittstelle zwischen den Sensorsignalen und den Signalleitungen Data+ und Data- bildet. Somit ist ein Zusammenfassen der ausgehenden Datenströme und ein Separieren des eingehenden Datenstroms direkt auf derjenigen Leiterplatte ermöglicht, die auch die zur Detektion der
Dauermagneten des drehenden Teils entsprechend bestückt ist. Somit ist eine bidirektionale Datenübertragung ermöglicht. Auf der Leiterplatte ist auch ein
Speicher vorgesehen, dem über die Signalleitungen abzuspeichernde Parameter zuleitbar sind. Somit ist bei dem Betrieb des Winkelsensors eine Berücksichtigung dieser Parameter ermöglicht. Außerdem sind motorbezogene Daten in diesem Speicher, der vorzugsweise als Langzeitspeicher, wie EEPROM oder dergleichen, ausgeführt wird oder zumindest einen solchen Speicheranteil umfasst, so dass auch bei Stromausfall die gespeicherten Parameter nicht verloren gehen.
Als drehendes Teil ist vorzugsweise ein Lüfter verwendet, wobei die Dauermagnete im Lüfterring und/oder in den Lüfterflügeln und/oder in einem am Außenumfang angeordneten Luftleitring des Lüfters angeordnet sind.
Am Motor ist eine elektromagnetisch betätigbare Bremse angeordnet. Bei
ausreichender Bestromung deren Elektromagneten, also Bremsspule, wird eine Ankerscheibe angezogen vom Elektromagneten, wobei eine gegenwirkende Federkraft überwunden wird. Die Ankerscheibe gibt dabei die Bremsbeläge frei, wodurch die Bremse gelüftet ist. Bei nicht ausreichender Bestromung drücken die die Federkraft erzeugenden Federelemente die Ankerscheibe auf den Bremsbelagträger, dessen Bremsbeläge somit wiederum auf eine Bremsfläche gedrückt werden. Die Bremse fällt dann also ein und erzeugt Bremsmoment beziehungsweise Bremskraft. Bei rotatorisch ausgeführtem Motor ist der Bremsbelagträger axial verschieblich und drehfest auf dem Rotor angeordnet. Die Ankerscheibe ist axial verschieblich angeordnet und drehfest am Motorgehäuse beziehungsweise Stator angeordnet.
In Figur 4 sind zwei der Leitungen 21 für Schwachstrom als Versorgungsleitungen ausgeführt, wobei diese derart betrieben werden, dass sie zwei Spannungszustände aufweisen, beispielhaft eine niedrige Spannung wie 7,5 Volt oder alternativ eine höhere Spannung 24 Volt. Aus diesen Versorgungsleitungen wird die Bremsspule 30 versorgt und über eine Spannungsanpassungsschaltung 32 eine elektronische Schaltung 31, wie Winkelsensor mit Auswertelektronik oder dergleichen. Dabei erzeugt die Spannungsanpassungsschaltung 32 aus der Spannung zwischen den Versorgungsleitungen (GND, 24V / 7.5 V) eine Versorgungsspannung 5 Volt für die elektronische Schaltung 31.
Bein Anliegen des niedrigen Spannungspegels, also der beispielhaften 7,5 Volt, wird zwar die elektronische Schaltung 31 versorgt, jedoch bleibt die Bremse noch im eingefallenen Zustand, erzeugt also Bremsmoment beziehungsweise Bremskraft.
Bein Anliegen des hohen Spannungspegels, also der beispielhaften 24 Volt, wird nicht nur die elektronische Schaltung 31 versorgt sondern auch die Bremse wird derart ausreichend bestromt, dass die Bremse gelüftet wird.
Somit ist in den zwei Spannungspegein die Bremsansteuerungsinformation codiert, wobei die elektronische Schaltung 31 stets versorgt ist. Die Information zur
Bremsansteuerung ist also unabhängig von den Datenleitungen Data+ und Data- ausführbar. Es sind sogar weitere Daten als binärer Datenstrom übertragbar, indem die beiden Spannungspegel als HIGH und LOW Signale verwendet werden.
Als elektronische Schaltung 31 ist vorzugsweise ein Winkelsensor mit
Auswerteelektronik verwendet.
In Figur 5 wird ein steuerbarer Halbleiterschalter 40, insbesondere IGBT oder
MOSFET, zur Steuerung des Spulenstroms verwendet, der von einer nicht gezeigten Ansteuerschaltung für den Halbleiterschalter 40, welcher die Versorgungsspannung zugeführt wird, erst bei dem hohen Spannungspegel, insbesondere also 24 Volt, der Schalter 40 in den leitenden Zustand versetzt wird.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird die Bremse derart dimensioniert, dass sie bei beiden Spannungspegeln, also HIGH und LOW, gelüftet bleibt. Somit ist dann ohne störenden Einfluss auf den Bremszustand der binäre Datenstrom übertragbar.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen sind nicht nur die genannten Sensoren, also Temperatursensor und Winkelsensor, vorgesehen sondern auch weitere Sensoren, deren Daten dann ebenfalls über die Signalleitungen übertragen werden.
Außerdem ist nicht nur die Bremse als Aktor sondern es sind auch weitere Aktoren vorsehbar, wobei die zugehörigen Daten ebenfalls über die Signalleitungen übertragen werden. Hierzu ist wiederum einen bidirektionale Kommunikation ausführbar. Vorzugsweise wird ein half-Duplex- Verfahren hierbei verwendet.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen werden zwei weitere
Schwachstromleitungen als Signalleitungen im Hybridkabel angeordnet
Bezugszeichenliste
1 Leitungen für Winkelsensor
2 Leitungen für Temperatursensor
3 Leitungen für Bremse
4 Leitungen für Leistung, insbesondere Starkstrom
5 Hybridkabel für Leistung und Bremse
6 Kabel für Sensoren
20 Hybridkabel
21 Leitungen für Schwachstrom
22 Leitungen für Leistung, insbesondere Starkstrom
30 Bremsspule
31 elektronische Schaltung, wie Winkelsensor mit Auswertelektronik oder dergleichen 32 Spannungsanpssungsschaltung
40 steuerbarer Halbleiterschalter, insbesondere IGBT oder MOSFET
M Elektromotor
FU Umrichter

Claims

Patentansprüche:
1. Antriebssystem, das zumindest einen Elektromotor aufweist, welcher von einem Umrichter gespeist wird, wobei der Umrichter und der Motor über ein Kabelsystem, insbesondere Hybridkabel, verbunden sind, wobei das Kabelsystem Starkstromleitungen zur Versorgung des Motors und
Schwachstromleitungen aufweist, wobei die Schwachstromleitungen zwei Versorgungsleitungen zur Versorgung einer motorseitigen elektronischen Schaltung (31) aufweisen, wobei die Versorgungsleitungen die Bremsspule einer Bremse versorgen,
insbesondere zur Erzeugung eines dem vom Motor erzeugten Drehmoment
entgegenwirkenden Drehmoments beziehungswiese einer der vom Motor erzeugten Kraft entgegenwirkenden Kraft, wobei die elektronische Schaltung über eine Spannungsanpassungsschaltung aus den Versorgungsleitungen versorgt wird, insbesondere zur Bereitstellung einer unabhängig vom Spannungspegel der Versorgungsleitungen erzeugten
Versorgungsspannung für die elektronische Schaltung,
insbesondere wobei der Motor ein Linearmotor oder rotatorischer Motor ist.
2. Antriebssystem nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Bremse, insbesondere die Wicklungszahl, die geometrischen Abmessungen und die Materialeigenschaften der Bremse mit Bremsspule, derart dimensioniert ist, dass sie bei einem Spannungspegel, welcher die Versorgungsspannung der elektronischen Schaltung überschreitet, gelüftet bleibt.
3. Antriebssystem nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
als elektronische Schaltung am Motor zumindest ein Sensor und ein Aktor angeordnet sind und/oder dass im Strompfad zwischen einer Versorgungsleitung und der Bremsspule ein steuerbarer Schalter, insbesondere IGBT oder MOSFET, angeordnet ist zur. Steuerung des
Bremsspulenstroms, und/oder dass die Spannungsanpassungsschaltung eine Versorgungsspannung für die elektronische Schaltung aus dem auf den Versorgungsleitungen herrschenden Spannungspegel herabteilt.
4. Antriebssystem nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
als Schwachstromleitungen zumindest zwei oder nur eine oder zwei Signalleitungen und zwei Versorgungsleitungen, insbesondere zur 24 Volt -Versorgung, verwendet sind, wobei über die Signalleitungen die von den Sensoren erfassten Werte und, - insbesondere zeitlich versetzt - , die für den Aktor bestimmten Ansteuerdaten übertragbar sind.
5. Antriebssystem nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
am Motor ein Temperatursensor, insbesondere ein in den Statorwicklungen des Motors angeordneter Temperatursensor, und/öder ein Winkelsensor angeordnet ist und als Aktor eine elektromagnetisch betätigbare Bremse, deren Bremsmoment der Rotorwelle des Motors zuleitbar ist.
6. Antriebssystem nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Hybridkabel über eine Steckverbindung mit dem Motor und/oder über eine andere Steckverbindung mit dem Umrichter verbunden ist.
7. Antriebssystem nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Mittel zur galvanischen Trennung, insbesondere ein Transformator, zwischen Motor und Leitungen des Hybridkabels, insbesondere Schwachstromleitungen des Hybridkabels angeordnet ist und/oder ein Mittel zur galvanischen Trennung, insbesondere ein Transformator, zwischen Motor und Leitungen des Hybridkabels, insbesondere Schwachstromleitungen des Hybridkabels angeordnet ist
8. Antriebssystem nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Signalleitungen als differentielle Signalübertragungsleitungen fungieren.
9. Antriebssystem nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Starkstromleitungen die Motorphasen-Zuleitungen (U,V,W,) und einen Nullleiter (PE) umfassen.
10. Antriebssystem nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
im Motor ein ansteuerbarer Halbleiterschalter angeordnet ist, dem das Ansteuersignal vom Umrichter über die Signalleitungen des Hybridkabels zuführbar ist und welcher den dem Elektromagneten der Bremse zugeführten Strom steuert.
11. Antriebssystem nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Motor eine Leiterplatte angeordnet ist, insbesondere an einem zumindest teilweise gehäusebildenden Teil, und auf der leiterplatte der Halbleiterschalter bestückt ist, wobei auf der Leiterplatte auch ein magnetfeldsensitiver Sensor, insbesondere Hallsensor und/oder Wiegandsensor, bestückt ist, welcher einem drehbar gelagerten Teil, insbesondere Lüfter, gegenüberstehend angeordnet ist, wobei am drehbar gelagerten Teil Dauermagnete angeordnet sind, die von dem magnetfeldsensitiven Sensor detektierbar sind beim
Vorbeidrehen, und/oder dass auf der Leiterplatte eine Umsetzer angeordnet ist, welcher die über die Signalleitungen als digitale Information übertragenen Daten empfängt und daraus die Ansteuerinformationen für den Aktor, insbesondere den Halbleiterschalter, herausfiltert und die von den Sensoren, insbesondere Winkelsensor und Temperatursensor, zugeleiteten Signale als digitalen Datenstrom über die Signalleitungen an den Umrichter leitet.
12. Antriebssystem nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Hybridkabel zwei weitere Signalleitungen angeordnet sind, so dass das Antriebssystem in sicherheitsgerichteten Anlagen betreibbar ist, insbesondere wobei der digitale Datenstrom redundant übertragen wird oder
Prüfinformationen über den digitalen Datenstrom übertragen werden.
13. Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems, insbesondere nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Antriebssystem zumindest einen Elektromotor aufweist, welcher von einem Umrichter gespeist wird, wobei der Umrichter und der Motor über ein Kabelsystem, insbesondere Hybridkabel, verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Kabelsystem Starkstromleitungen zur Versorgung des Motors und
Schwachstromleitungen aufweist, wobei die Schwachstromleitungen zwei Versorgungsleitungen zur Versorgung einer motorseitigen elektronischen Schaltung (31) aufweisen, wobei die Versorgungsleitungen auch die Bremsspule einer Bremse, insbesondere einer mit dem Motor mechanisch verbundenen Bremse, versorgen, insbesondere zur Erzeugung eines dem vom Motor erzeugten Drehmoment entgegenwirkenden Drehmoments beziehungswiese einer der vom Motor erzeugten Kraft
entgegenwirkenden Kraft, wobei die elektronische Schaltung über eine Spannungsanpassungsschaltung aus den Versorgungsleitungen versorgt wird, insbesondere wobei eine unabhängig vom Spannungspegel der Versorgungsleitungen erzeugte Versorgungsspannung für die elektronische Schaltung bereit gestellt wird, wobei zur Übertragung von Information, insbesondere Steuerdaten, auf den
Versorgungsleitungen verschiedene Pegel umrichterseitig angelegt werden, insbesondere wobei die Signale motorseitig decodiert werden, insbesondere wobei der Motor ein Linearmotor oder rotatorischer Motor ist.
14. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwei verschiedene Pegel zur Codierung auf den Versorgungsleitungen verwendet werden, wobei bei dem niedrigeren Pegel ein Lüften der Bremse bewirkt wird und bei dem höheren der beiden Pegel ein Einfallen der Bremse bewirkt wird.
15. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
auf den Signalleitungen Daten derart digital codiert übertragen werden, dass
die zeitlichen Abschnitte negativer und positiver Spannung gleich lang sind, insbesondere wobei die zeitlichen Abschnitte jeweils derart kurz sind, dass als Mittel zur galvanischen Trennung verwendete Transformatoren nicht gesättigt werden, und/oder auf den Signalleitungen Daten im Manchestercode übertragen werden, insbesondere wobei die Daten bidirektional übertragen werden, insbesondere wobei ein half Duplex Verfahren verwendet werden, insbesondere wobei die Daten der Sensoren und Aktoren seriell hintereinander in einem Datenwort übertragen werden.
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