194661. lajstromszámú szabadalom • Elektronikus kommutációjú motoros hajtás és szabályozás
1 194 661 2 A találmány tárgya olyan elektronikus kommutációjú egyenáramú motoros hajtás és szabályozás, amely többfázisú csúszógyűrűs motorból vagy többfázisú szinkron motorból, elektronikus kommutációt végző, kapcsolóüzemben működő áramirányító kapcsoló egységből áll. Az elektronikus kommutációjú egyenáramú motor armatúrája az aszinkron vagy szinkron motor állórésze, egyenárammal gerjesztett vagy állandó mágneses pólusrendszere pedig a motor forgórér sze. A találmány szerinti megoldás eltér azoktól az aszinkron motoros szabályozott hajtásoktól, amelyeknél az aszinkron motort egy egyenárammal táplált inverterrő! változtatható nagyságú és frekvenciájú váltakozó feszültséggel tápláljuk, majd az aszinkron motor szabályozási lehetőségeinek megfelelően alakítjuk ki a kívánt nyomaték-fordulat jelleggörbét. Több korábbi találmány foglalkozik az elektronikus kommutációjú egyenáramú motorral, például a DE 2 527 041, US 4 096 420, US 4 110 669, US 4 162 435, US 4 169 990, US 4 229 682, US 4 246 518, US 4 283 664, US 4 309 643 szabadalmi leírások. Az ismertetett találmányok egy része helyzetérzékelőket alkalmaz a fázistekercs váltások (kommutáció) időpontjának meghatározására. A legszokásosabb megoldások: a mágneses tér változását érzékelő Halielemek, g fény változására reagáló fényérzékelők vagy a mágneses tér változásával arányos indukált feszültséget adó tekercsek alkalmazása. Mivel a harmadik változat esetén az érzékelők a motor álló állapotában nem működnek - tekintettel arra, hogy indukált feszültség csak forgás közben keletkezik a tekercsekben -, ennél a változatnál külön áramkörrel gondoskodni kell a motor forgásba hozásáról. A helyzetérzékelők feladata olyan kódok (jelkombinációk) kibocsátása a forgórész különböző helyzeteiben, amelyek az armatúra tekercselés egyes részeit megfelelő sorrendben és irányban gerjesztik ahhoz, hogy a motorban keletkező nyomaték a maximális nyomatékot az átkapcsolások segítségével megközelítse. Az idézett szabadalmi leírások olyan megoldásokat is ismertetnek, amelyeknél különálló heiyzetérzékelők alkalmazására nem kerül sor, mivel az armatúratekercselésnek az adott forgórészhelyzetben a főáramkörből kiiktatott, lekapcsolt tekercsrészében (fázisában) indukált feszültséget használják a forgórészhelyzet érzékelésére. Ezeknél a megoldásoknál ugyancsak külön áramkörrel kell gondoskodni a motor forgásbahozataláról, mivel a motor álló helyzetében az indukált feszültség zérus lévén, a kapcsolóáramkörök nem kapnak jelzést a forgórészhelyzetről. Bármelyik helyzetérzékelővél működő megoldásnál a megfelelő számú helyzetérzékelő a forgórész minden, meghatározott szögértékek közé eső szöghelyzeíében megfelelő jelkombináció előállításával egy logikai áramkör segítségével biztosítja, hogy az adott határok közötti forgórész-szöghelyzetekben csak a jelkombináció által kijelölt kapcsolók működjenek, és így ebben a szögtartományban az armatúratekercselés csak egyféle, a forgórészhelyzet által meghatározott gerjesztést kapjon. A helyzetérzékelők megfelelő (kielégítő) száma az armatúratekercselés tekercsrészeinek (fázisainak) a számától és a 360°-os villamos szögnek megfelelő elfordulás alatt megkívánt átkapcsolások (kommutációk) számától függ, a pólusszámtól viszont független. Az idézett találmányok zöme általában állandó mágneses forgórészű különleges villamos géphez kapcsolódva oldja meg az elektronikus kommutációt, és nagyobb hányaduk kifejezetten kisebb teljesítményű (néhányszor 100 W-ig bezárólag) elektronikus kommutációjú egyenáramú motorokra vonatkozik. Találmányunkkal célul tűztük ki a sorozatban gyártott középteljesítményű (néhányszor 100 k\V~ig bezárólag) csúszógyűrűs aszinkron motorok és gerjesztett vagy permanens mágneses pólusrendszerű szinkron gépek alkalmazását olyan elektronikus kommutációjú egyenáramú motoros hajtás és szabályozás kialakításához, amely csúszógyűrűs aszinkron vagy szinkron gépek egyenáramú motorként történő szabályozott működését teszi lehetővé, valamint az eddig alkalmazott elektronikus áramkörök egyszerűsítését azáltal, hogy egyes védelmeket bonyolultabb elektronikus áramkör helyett egyszerűbb elemekkel valósítunk meg, például az elektronikus kapcsolók védelmét gyorsműködésü túlfeszültség levezetőkkel, a túláramvédelmet a teljes motoráram észlelésével. Újszerű, hogy a fordulatszámmal arányos frekvenciájú jelsorozatot közvetlenül a helyzetérzékelők adják. A megoldásunkban helyzetérzékelőkként szolgáló forgótárcsát egy sorozatmotor pajzsára és tengelyvégére könnyen felerősíthető kis helyigényű szerkezetben vannak elhelyezve. A találmány tárgya tehát elektronikus kommutációjú motoros hajtás és szabályozás, amely egyenárammal gerjesztett vagy permanens mágneses forgórészű szinkron motort vagy csúszógyűrűs aszinkron motort, a motor fázistekercseire csatlakoztatott elektronikus kapcsolóegységet, valamint a motor forgórészhelyzetét érzékelő helyzetérzékelőt tartalmaz. A találmány szerinti elektronikus kommutációjú motoros hajtás és szabályozás úgy van kiképezve, hogy a helyzetérzékelő egy,a fázistekercseket a forgórész helyzetétől függően egy egyenáramú tápegységre kapcsoló vezérlő egység bemenetelre van kapcsolva, amely vezérlő egység kimenetei az egyenáramú tápegységre kapcsolt, az elektronikus kommutációt végző kapcsolóegység vezérlő bemenetéivel vannak összekapcsolva. A találmány egyik előnyös kiviteli alakja úgy van kialakítva, hogy helyzetérzékelőként három egymással villamos !20°-os szöget bezáró fényérzékelő van a motorhoz csatlakoztatva, és a vezérlő egység tartalmaz egy, a helyzetérzékelőhöz csatlakoztatott jelformáló fokozatot, amelynek egyik kimenete egy forgásirányváltón és egy logikai egységen keresztül van az elektronikus kommutációt végző kapcsoló egység vezérlő bemenetelre csatlakoztatva, míg másik kimenete fordulatszabályozón keresztül vagy egy feszültségszabályozó egyik bemenetére csatlakoztatva, továbbá a forgásirányváltó indító áramkörön keresztül van a feszültségszabályozó másik bemenetére csatlakoztatva, míg a feszültségszabályozó harmadik bemenete egy áramkorlátozó egységen keresztül van egy, a motor összfogyasztását mérő áramérzékelövel összekapcsolva, és a feszültségszabályozó kimenete a logikai egység egy további bemenetével van összekapcsolva. A találmány még egy további kiviteli alakja úgy van kiképezve, hogy a logikai egyég még egy további be-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
