DD244285A7 - Elektromechanisches antriebssystem mit veraenderlicher drehzahl - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektromechanisches Antriebssystem mit veraenderlicher Drehzahl mit Asynchronmotor, bei dem die stufenlose Drehzahlregelung mittels elektromechanischer Schlupfkupplungen erfolgt, wobei das Antriebssystem elektronisch in der Rueckkopplungsschleife anhand eines Drehzahl- und/oder Positionsgebers gesteuert wird. Das eigentliche Antriebssystem ist mittels eines Lueftungssystems selbstlueftend ausgefuehrt, das unabhaengig von dem des Motors ist. Die Baueinheit der elektromechanischen Schlupfkupplungen hat eine einzige ferrotmagnetische Kupplungsscheibe, die sowohl beim Bremsen als auch bei der Ankopplung betaetigt wird. Fig. 1

Description

Fig.3: einen Schnitt durch ein elektromechanisches Antriebssystem mit Ankupplungselektromagnet, Fig.4: einen Schnitt durch ein elektromechanisches Antriebssystem mit Bremselektromagnet.

Das erfindungsgemäße[elektronisch gesteuerte.elektromechanische Antriebssystem mit veränderlicher Drehzahl, das in Fig. 1 dargestellt ist, gewährleistet eine stufenlose Drehzahlregelung. Es besteht aus dem eigentlichen Antriebssystem 1, einer Arbeitsmaschine 2, an deren Welle ein Drehzahlgeber 3 fest angebracht ist, und einer elektronischen Steuerschaltung 4. Alle Baugruppen wirken in einer Drehzahlrückkopplungsschleife zusammen. Das Betätigungsglied (Fig. 2) des eigentlichen Antriebssystems 1 ist ein Asynchronmotor mit Kurzschlußläufer 5 herkömmlichr Bauart. Die Kupplungs-Baueinheit enthält eine Schwungscheibe 6, deren Trägheitsmoment entsprechend dem im Zeitpunkt der Ankupplung entstehenden Laststoß und entsprechend der von einer elektronischen Steuerschaltung 4 gewährleisteten Dynamik bemessen ist. Ein Ankupplungselektromagnet 7 enthält eine in einem Wicklungsgehäuse 8 angeordnete Wicklung und einen Elektromagneten 9, der von einer im Lagerschild 10 vorgesehenen Wicklung gebildet ist, wobei zwischen den beiden Elektromagneten 7 und 9 eine mit Lüftungsschlitzen vorgesehene Kupplungsscheibe 11 angeordnet ist, auf der zwei ringförmige, aus Bremsbelag hergestellte Kupplungsbeläge 12 und 13 angebracht sind. Die Kupplungs-Baueinheit besteht also aus der Schwungscheibe 6, den Magneten 7; 8 und der Kupplungsscheibe 11.

Der Reibring 12, der an der Schwungscheibe 6 zugekehrten Seite der Kupplungscheibe 11 angebracht ist, gewährleistet die Übernahme der Drehbewegung der Schwungscheibe.

Der auf der anderen Seite der Kupplungsscheibe 11 angebrachte Reibring 13 gewährleistet das Abbremsen der Kupplungscheibe durch Reibung am Lagerschild 10.

Entsprechend dem jeweiligen Steuerbefehl verschiebt sich die Kupplungsscheibe 22 in der Gleitfuge, die in der Antriebswelle 14 ausgeführt ist, entweder in Richtung zur Schwungscheibe 6, wobei es zur Ankupplung kommt, oder in Richtung zum Lagerschild 10, wobei eine Abbremsung erfolgt. Die gesamte Kupplungs-Baueinheit ist im Gehäuse 15 untergebracht, das'am Flansch des Motors 5 befestigt wird.

Gemäß der Erfindung, im Rahmen des eigentlichen Antriebssystems 1 ist die Kupplungs-Baueinheit gemäß Fig. 2, die aus der mit der Motorwelle 16 starr verbundenen Schwungscheibe 6, der mit der Antriebswelle verbundenen Kupplungsscheibe 14 und den Elektromagneten 7 und 9 besteht, selbstlüftend ausgeführt, und zwar mittels eines Lüftungssystems, das von dem Lüftungssystem des Motors 5 unabhängig ist. Die beiden Strömungswege des Kühlmediums sind mit punktierten Linien angedeutet.

Die Schwungscheibe 6 ist mittels zweier, mit der Schwungscheibe zusammengebauten Lüfter 17 und 18 selbstlüftend, wobei der Lüfter 17 im Reibungsfeld des an der Kupplungsscheibe 11 angebrachten ringförmigen Reibbelages 12 angeordnet ist. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht die Baueinheit der elektromagnetischen Reibungskupplung aus einer einzigen ferromagnetischen Kupplungsscheibe 11, die bei der Ankupplung unabhängig betätigt wird. Die Kupplungsscheibe 11, die an der einen Seite einen ringförmigen Reibungsbelag 12 und auf der anderen Seiteden ringförmigen Reibungsbelag 13 trägt, verschiebt sich in axialer Richtung in der oder den Gleitfugen der Antriebswelle 14, wobei sie mittels zweier Federn 19 und 20 und mittels Paaren von Scheiben 21; 22; 23; 24 in der Ruhestellung gehalten wird. Die Ankupplungs- und Bremselektromagneten, die Federn sowie die Scheiben bilden zusammen eine elektromechanische Ankupplungs- und Bremsvorrichtung.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, die in Fig.3 dargestellt ist, besteht die Ankupplungs- und Bremsvorrichtung für die Kupplungsscheibe aus der Feder 20, den beiden Scheiben 23; 24 und einem entsprechend bemessenen Ankupplungselektromagneten 7.

Der Ankupplungselektromagnet 7 wird von einer Restspannung gespeist, die die Ruhestellung der Kupplungscheibe 11 gewährleistet.

Beim Bremsen wird der Elektromagnet 7 völlig abgeschaltet, wobei die Bremskraft durch die entsprechend bemessene Feder 20 erzeugt wird, denn diese Feder drückt dann die mit dem ringförmigen Reibungsbelag versehene Kupplungsscheibe gegen das Lagerschild 10. -

Beim Ankuppeln wird dagegen die am Elektromagneten 7 liegende Spannung über den Betrag der Restspannung hinaus erhöht. Je größer das Verhältnis zwischen der angelegten Spannung und der Restspannung ist, um so kürzer ist die Ankupplungs-Ansprechzeit.

Gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, die in Fig.4 dargestellt ist, besteht die elektromagnetische Ankupplungsund Bremsvorrichtung für die Kupplungsscheibe aus der Feder 19 mit den Scheiben 21 und 22 und dem Bremselektromagneten9. Der Bremselektromagnet wird von einer Restspannung gespeist, wodurch die Ruhestellung der Kupplungscheibe 11 gewährleistet wird.

Beim Ankuppeln wird die den Elektromagneten 9 speisende Spannung verringert, um so den Betrag der Restspannung zu unterschreiten, was zu einer Ankupplung der Kupplungsscheibe 11 an die Schwungscheibe 6 führt, wobei die Ankupplungskraft von der Feder 19 geliefert wird. Entsprechend der Größe der angelegten Spannung tritt an der Ausgangswelle 14 eine bestimmte Drehzahl auf, so daß bei einem gänzlichen Abbau der Speisespannung eine Drehzahl erhalten wird, die mit der Welle 16 des Asynchronmotors 5 übereinstimmt.

Das Abbremsen erfolgt durch eine Erhöhung der angelegten Speisespannung über den Betrag der Restspannung. Je größer das Verhältnis zwischen der angelegten Spannung und der Restspannung ist, desto kleiner ist die Bremsansprechzeit.

Bei allen drei Ausführungsformen erfolgt die Selbstlüftung des Systems durch die Kühlluft, die vom Lüfter 17 geliefert wird, wobei die Luft durch die in dem Lagerschild 10 vorgesehenen Löcher entlang dem Elektromagneten 9 und durch die Lüftungsschlitze der Kupplungsscheibe 11 fließt, woraufhin die Ableitung der Luft neben dem Elektromagneten 7 durch die im Gehäuse 15vorgesehen Löcher erfolgt. Durch die Löcher im Gehäuse 15 wird ferner die vom Lüfter 18 an der Rotorwelle vorbeiströmende abgesaugte Luft abgeführt

Mit der Erfindung werden folgende Vorteile erzielt:

— Als Betätigungsglied wird ein herkömmlicher Asynchronmotor verwendet, der im Vergleich mit anderen Motoren billiger und zuverlässiger ist.

— Es werden schnelle, hochdynamische Regelungen ermöglicht.

— Während der Betriebszeit des Systems sind Justierungen nicht erforderlich.

Claims (4)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Elektromechanisches Antriebssystem mit veränderlicher Drehzahl, gekennzeichnet dadurch, daß es aus einer im Reibungsfeld mit Selbstlüftung arbeitender Schwungscheibe (6), die auf die Welle eines üblichen Asynchronmotors (5) angebracht ist und aus einer ferromagnetischen Kupplungsscheibe (11), die auf einer mit Gleitfugen versehenen Antriebswelle (14) einer Arbeitsmaschine entlang der Welle verschiebbar angeordnet ist, wobei die Kupplungsscheibe (11) auf der einen Seite einen ringförmigen Brems- oder Reibungsbelag (12), der die Drehbewegung der Schwungscheibe (6) übernimmt, und auf der anderen Seite einen zweiten ringförmigen Brems- oder Reibungsbelag (13) zum Bremsen trägt, und einer elektromechanischen Vorrichtung zum Ankuppeln und Abbremsen der Kupplungsscheibe besteht.
2. 2. Elektromechanisches Antriebssystem nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die elektromechanische Ankupplungsund Bremsvorrichtung für die mit Lüftungsschlitzen versehene Kupplungsscheibe (11) aus zwei Federn (19; 20), aus zwei Paaren von Scheiben (21; 22 bzw. 23; 24) aus einem Ankupplungselektromagneten (9) und einem Bremselektromagneten (7), die beiderseits der Kupplungsscheibe (11) angeordnet sind, besteht, wobei die Elektromagneten (7; 9) jeweils beim Ankuppeln bzw. beim Abbremsen erregt werden.
3. 3. Elektromechanisches Antriebssystem nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die elektromechanische Ankupplungsund Bremsvorrichtung für die Kupplungsscheibe entweder aus einer Feder (20) mit zwei Scheiben (23; 24) und einem Ankupplungselektromagneten (7) oder aus einer Feder (19) mit zwei Scheiben (21; 22) und einem Bremselektromagneten (9) besteht, wobei in beiden Fällen die Elektromagneten mit einer Restspannung gespeist sind, um die Ruhestellung der Kupplungsscheibe (11) zu gewährleisten.
4. 4. Elektromechanisches Antriebssystem nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Schwungscheibe (6) mittels zweier eingebauter Lüfter (17) und (18) selbstlüftend ausgebildet ist, um so ein eigenes Lüftungssystem zu bilden, das unabhängig vom Lüftungssystem des Motors (15) ist, wobei einer der Lüfter (17) im Reibungsfeld der mit dem Reibbelag versehenen Schwungscheibe (6) und der Kupplungsscheibe (11) angeordnet ist.

   Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Antriebssystem mit veränderlicher Drehzahl, mit Asynchronmotor, bei dem die stufenlose Regelung der Drehzahl mittels elektromechanischer Schlupfkupplungen erfolgt.

   ι.
   Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

   Bs sind Asynchronmotor-Antriebssysteme bekannt, bei denen die stufenlose Drehzahlregelung durch eine Änderung der Frequenz der Speisespannung erfolgt und die den Nachteil aufweisen, daß der Frequenzregler ein kostenspieliges Bauelement darstellt.

   Es sind ferner Antriebssysteme bekannt, die Gleichstrommotoren verwenden, die aber mit Kollektoren und Bürsten ausgestattet sind, so daß sie im Fall eines Betriebes mit häufigen Belastungsstößen störanfällig sind. Es sind weiterhin Antriebssysteme mit Asynchronmotoren bekannt, bei denen die Drehzahländerung mittels einer Wirbelstrom-Induktionskupplung erfolgt, die jedoch keinen hochdynamischen Betrieb gewährleisten können.

   Ziel der Erfindung

   Mit der Erfindung sollen die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik beseitigt werden:

   Darlegung des Wesens der Erfindung

   Erfindungsgemäß wird dieses Ziel dadurch erreicht, daß das Antriebssystem aus einer im Reibungsfeld mit Selbstlüftung arbeitenden Schwungscheibe, die aus der Welle eines herkömmlichen Asynchronmotors angebracht ist und aus einer feromagnetischen, mit Lüftungsschlitzen vorgesehenen Kupplungsscheibe besteht, die entlang einer in eine Welle, die die Arbeitsmaschine betätigt, vorgesehenen Gleitfuge verschiebbar ist, wobei auf einer Seite der Kupplungsscheibe ein ringförmiger ans Material mit rauher Oberfläche bestehender Kupplungsbelag (Reibbelag), der die Drehbewegung der Schwungscheibe übernimmt, angebracht ist, während auf der anderen Seite ein zweiter ringförmiger Bremsbelag angebracht ist. Ferner enthält das Antriebssystem eine elektromagnetische Vorrichtung, die zur Ankupplung und zum Abbremsen der Scheibe bestimmt ist.

   Ausführungsbeispiel

   Nachstehend soll die Erfindung anhand dreier Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

   Fig. 1: ein Blockschema eines elektromechanischen Antriebssystems mit veränderlicher Drehzahl, das eine Arbeitsmaschine

   betätigt,
   Fig.2: eine teilweise als Schnitt gezeigte Darstellung eines Antriebssystems mit zwei Elektromagneten,