DD258691A1

DD258691A1 - ASYNCHRONOUS MOTOR CONTROLLED BY SEMICONDUCTOR COMPONENTS

Info

Publication number: DD258691A1
Application number: DD28700786A
Authority: DD
Inventors: Lothar Volkmer
Original assignee: Lothar Volkmer
Priority date: 1986-02-13
Filing date: 1986-02-13
Publication date: 1988-07-27

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Asynchronmotor, der die Antriebsparameter eines Asynchronschleifringlaeufermotors besitzt, dessen Steuerung aber am Motor auf einem Wellenende angeordnet ist. Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Motor mit veraenderlicher Drehzahl zu schaffen, der direkt an das Drehstromnetz angeschlossen und kontaktlos gesteuert wird. Fuer alternative Antriebssysteme, so Gleichstrom-Stromrichtermotor oder Zwischen-Stellgetriebe soll eine Loesung mit technisch oekonomisch besseren Parametern moeglich werden. Die Erfindung wird dadurch geloest, dass der Laeufer eine Wicklung hat, deren Wicklungsenden zu einer Halbleitersteuerschaltung gefuehrt sind, die auf einem Wellenende angeordnet ist. Ein extern angeordnetes Steuergeraet beeinflusst die Halbleitersteuerschaltung durch Ansteuerimpulse unterschiedlicher Haeufigkeit und Laenge ueber eine kontaktlos wirkende Impulsuebertragungsstrecke und steuert damit den Laeuferstrom und so das Drehmoment bzw. die Drehzahl.The invention relates to an asynchronous motor, which has the drive parameters of an asynchronous slip ring rotor motor, but whose control is arranged on the motor on a shaft end. It is an object of the invention to provide a motor with veraenderlicher speed, which is connected directly to the three-phase network and controlled contactless. For alternative drive systems, such as DC rectifier motor or intermediate actuating gear, a solution with technically more economically better parameters should be possible. The invention is achieved in that the rotor has a winding whose winding ends are guided to a semiconductor control circuit which is arranged on a shaft end. An externally arranged controller affects the semiconductor control circuit by driving pulses of different frequency and length via a non-contact pulse transmission path and thus controls the Laeuferstrom and so the torque or speed.

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf einen Asynchronmotor mit bewickeltem Läufer und einer in den Motor integrierten Steuerung durch Halbleiterbauelemente.The invention relates to an asynchronous motor with wound rotor and integrated into the motor control by semiconductor devices.

Characteristic of the known technical solutions

Im allgemeinen haben Asynchronmotoren mit bewickeltem Läufer Schleifringe und Bürstenstromabnehmer, die zur Fortleitung des Läuferstromes zu einer unabhängig angeordneten Steuerung dienen.In general, asynchronous motors with wound runners slip rings and brush pantographs, which serve to propagate the rotor current to an independently arranged control.

Weiterhin ist ein Drehstromasynchronmotor mit Regelung der Drehzahl aus der DD-PS 60366 bekannt. Hier steuert den Strom der Läuferwicklung eine Antiparallelschaltung steuerbarer Halbleitergleichrichter, die auf der Welle angeordnet sind und mit einer „Hilfsstator-/Hilfsrotoranordnung" mittels Drehregler angesteuert werden. Diese Anordnung ist aufwendig und mit dem Nachteil behaftet, daß der Drehregler nicht direkt mit elektrischen Signalen ansteuerbar ist, sondern weitere elektromechanische Übertragungsanordnungen erforderlich sind. Außerdem wird durch die benutzte Steuerung der Thyristoren auf Phasenanschnitt im Bereich von niederen Frequenzen des Läuferstromes eine pulsierende Momentbildung erwartet.Furthermore, a three-phase asynchronous motor with regulation of the speed from DD-PS 60366 is known. In this case, the current of the rotor winding is controlled by an anti-parallel circuit of controllable semiconductor rectifiers which are arranged on the shaft and controlled by means of a rotary controller using an "auxiliary stator / auxiliary rotor arrangement." This arrangement is complicated and has the disadvantage that the rotary controller can not be controlled directly with electrical signals In addition, due to the used control of the thyristors on phase control in the region of low frequencies of the rotor current, a pulsating moment formation is expected.

Object of the invention

Die Erfindung verfolgt das Ziel, die angegebenen Nachteile zu vermeiden.The invention aims to avoid the stated disadvantages.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Motor der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei direktem Anschluß an das Drehstromnetz kontaktlos steuerbar ist und damit eine alternative Lösung für andere, aufwendig steuerbare Antriebe darstellt.The invention has for its object to provide a motor of the type mentioned, which is contactlessly controllable with direct connection to the three-phase network and thus represents an alternative solution for other, complex controllable drives.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Patentanspruches 1 gelöst, indem für erprobte Grundsatzlösungen durch Einsatz von Leistungs-Halbleiterbauelementen neue Anordnungen benutzt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 5.This object is achieved by the characterizing part of claim 1 by new arrangements are used for proven basic solutions by using power semiconductor devices. Advantageous embodiments are subject matter of claims 2 to 5.

embodiment

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Zeichnungen näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to drawings.

In Fig. 1 ist ein Drehstromasynchronmotor im Schnitt gezeigt. Im Inneren eines Ständers 1 befindet sich ein Läufer mit einer Wicklung 2, deren Wicklungsenden 3 durch ein radiales und axiales Bohrungssystem 4 in der Welle 5 an der Lagerstelle vorbei, zu einer Halbleitersteuerschaltung auf dem Wellenende außerhalb des Motorgehäuses führen.In Fig. 1, a three-phase induction motor is shown in section. Inside a stator 1 there is a rotor with a winding 2, the winding ends 3 of which pass through a radial and axial bore system 4 in the shaft 5 past the bearing point, to a semiconductor control circuit on the shaft end outside the motor housing.

Die Halbleitersteuerschaltung ist auf.dem Wellenende auf einem flanschartigen isolierenden Bauelementeträger 6 befestigt und besteht aus einer Drossel- oder Übertrageranordnung 7, zwei Diodensätzen 8 und 9 auf ringförmigen Kühlblechen, ein oder mehreren Transistoren oder Thyristoren 10 und der Treiberschaltung 11. Im Drehpunkt des Wellenendes ist ein Lichtempfänger 12 angeordnet, dem der Lichtsender 13 fest gegenübersteht, der mit einer Leitung mit dem Steuergerät 14 verbunden ist. Auf dem Bauelementeträger 6 ist eine ringförmige Belüftungsanordnung 15 befestigt. Die gesamte Anordnung ist durch eine mit günstigen Lüftungsöffnungen versehene Kappe 16 abgedeckt. ,The semiconductor control circuit is mounted on the shaft end on a flange-like insulating component carrier 6 and consists of a choke or transformer arrangement 7, two sets of diodes 8 and 9 on annular cooling plates, one or more transistors or thyristors 10 and the driver circuit 11. At the pivot point of the shaft end a light receiver 12 is arranged, which faces the light transmitter 13, which is connected by a line to the control unit 14. On the component carrier 6, an annular ventilation arrangement 15 is attached. The entire assembly is covered by a cap 16 provided with convenient vents. .

Eine dafür einsetzbare Schaltung ist in Fig. 2 im Prinzip dargestellt.A usable circuit is shown in Fig. 2 in principle.

Die von der Wicklung 2 des Läufers entnehmbare schlupffrequente Spannung treibt einen Strom über den Vollweggleichrichter aus den Diodensätzen 8 und 9, der gleichgerichtet über die mit einer Entmagnetisierungsschaltung versehene Drossel 7 und den Leistungstransistor 10 geführt wird. Die Treiberschaltung 11 bestimmt, durch Ansteuerung mit dem Steuergerät 14 über die Impulsübertragungsstrecke aus dem Lichtsender 13 und dem Lichtempfänger 12 bestehend, die Stromführungszeit des Leistu'ngstransistors 10 und damit des Stromes in der Wicklung 2 des Läufers.The slip-frequency voltage which can be taken from the winding 2 of the rotor drives a current via the full-wave rectifier from the diode sets 8 and 9, which is rectified via the choke 7 and the power transistor 10 provided with a demagnetization circuit. The driver circuit 11 determines, by driving with the control unit 14 via the pulse transmission path from the light emitter 13 and the light receiver 12, the current carrying time of the Leistungsu'ngstransistors 10 and thus the current in the winding 2 of the rotor.

Durch geeignete Quantisierung der Stromführungszeit kann die Drehmomentbildung des Läufers in weiten Grenzen verändert und damit seine Drehzahl beeinflußt werden.By suitable quantization of the current-carrying time, the torque formation of the rotor can be varied within wide limits and thus its speed can be influenced.

In der Entmagnetisierungsschaltung der Drossel 7 wird es dabei zur Freisetzung von Läuferschlupfleistung in Form von Wärme kommen. Dieser Umstand ist bei höheren Leistungen kritisch und kann durch die Anordnung nach Fig.3 behoben werden.In the demagnetization circuit of the throttle 7, it will come to the release of rotor slip performance in the form of heat. This circumstance is critical at higher powers and can be remedied by the arrangement of Figure 3.

In der Anordnung nach Fig. 3 ist anstelle der Drossel 7 ein Übertragersystem angeordnet, dessen Primärteil aus einem auf der Welle 5 mittels des Bauelementeträgers 6 befestigten ringförmigen Magnetkörper 17 und Spule 18 sowie einem diesen gegenüber, am Gehäuse .1 befestigten Sekundärteil aus einem ringförmigen oder ringabschnittförmigen Magnetkörper 19 und einer Spule 20 besteht.In the arrangement of FIG. 3, instead of the throttle 7, a transformer system is arranged, the primary part of a mounted on the shaft 5 by means of the component carrier 6 annular magnetic body 17 and coil 18 and a second, attached to the housing .1 secondary part of an annular or annular portion-shaped magnetic body 19 and a coil 20 consists.

Dafür ist eine Gegentakt-Schaltung als Halbleiter-Steuerschaltung nach Fig.4 effektiver. Hier kommt der Treiberschaltung 11 noch die Funktion der Impulsverteilung auf die alternativ wirkenden Transistoren 10 und die Teile der Spule 18 zu. Die an der Spule 20 anstehende Impulsenergie kann unabhängig von der Motoranordnung verlustbehaftet oder verlustlos abgesetzt werden.For a push-pull circuit as a semiconductor control circuit of Figure 4 is more effective. Here, the driver circuit 11 is still the function of the pulse distribution to the alternative-acting transistors 10 and the parts of the coil 18 to. The pending on the coil 20 pulse energy can be deposited lossless or lossless regardless of the motor assembly.

Claims

1. asynchronous motor with control by semiconductor devices, the rotor is provided with a winding, characterized in that the winding ends (3) of the rotor arranged on the winding (2) on one side by a bore system (4) or one or more grooves in the shaft (5) are guided past the shaft bearing out of the motor housing (1) and connected to a semiconductor control circuit (8 to 12) and a choke (7) or an inductive transformer arrangement (17 to 20), said semiconductor control circuit (8 to 12 ) and the inductor (7) or the inductive transformer system (17 to 20) are arranged on a component carrier (6) fastened to this shaft end, and in that the semiconductor control circuit is actuated by a contactlessly acting pulse transmission path (12 and 13) from a stationarily arranged control device (14 ) is driven with temporally variable pulses.

2. Asynchronous motor according to claim 1, characterized in that the pulse transmission path consists of a fixed light transmitter (13) and a centrally on the shaft (5) arranged light receiver (12).

3. Asynchronous motor according to claim 1, characterized in that the cooling of the components of the semiconductor control circuit (7 to 12) is achieved by a spatially integrated with this ventilation arrangement (15) or an additional ventilation arrangement with self-propulsion.

4. Asynchronous motor according to claim 1, characterized in that the Übertrageranordnung consists of cup-shaped magnetic bodies (17 and 19) with annular or planar air gap or similarly shaped annular bodies or bodies of ring section shape with L-shaped or U-shaped cross-section.

5. asynchronous motor according to claim 1, characterized in that the stator and rotor assembly has a planar air gap, the rotor thus has disc shape and the features of claims 2 to 4 are included.