DE3232849A1

DE3232849A1 - Elektromechanisches antriebssystem mit veraenderlicher drehzahl

Info

Publication number: DE3232849A1
Application number: DE19823232849
Authority: DE
Inventors: Constantin Dipl.-Ing. Apetrei; Marin Bucuresti Catana; Stelian Dipl.-Ing. Marinescu; Sigismund Dipl.-Ing. Slaiher; Dumitru Stefanescu; Laurentiu Dipl.-Ing. Vatafu-Gaitan
Original assignee: Institutul de Cercetare Stiintifica Inginerie Tehnologica SI Proiectare Mine pe Lignit SA
Current assignee: Institutul de Cercetare Stiintifica Inginerie Tehnologica SI Proiectare Mine pe Lignit SA
Priority date: 1981-09-05
Filing date: 1982-09-03
Publication date: 1983-04-07
Also published as: DD244285A7; SU1487131A1; IT8223121A0; HU193152B; IT1190983B; RO78577B1; DE3232849C2; BG46608A3; RO78577A2

Description

Elektromechanisches Antriebssystem mit
veränderlicher Drehzahl Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromechanisches Antriebssystem mit Asynchronmotor, in dem die stufenlose Regelung der Drehzahl mittels elektromechanischer Schlupfkupplungen erfolgt.
Es sind Asynchronmotor-Antriebssysteme bekannt, wobei die stufenlose Drehzahlregelung mittels Frequenzänderung der Speisespannung erfolgt, und die den Nachteil aufweisen, daß der Frequenzregler kostspielig ist.
Es sind Antriebssysteme. bekannt,die Gleichstrommotoren verwenden, die aber mit Kollektoren und Bürsten bestückt sind, so daß sie bei Betrieb mit häufigen Belastungsstößen den Nachteil einer geringen Zuverlässigkeit aufweisen.
Es sind Antriebssysteme mitAsynchronmotoren bekannt, wobei die veränderliche Drehzahl mittels einer Wirbelstrom-Induktionskupplung erfolgt, die aber keinen hochdynamsichen Betrieb gewährleisten können.
Ziel der Erfindung ist es, die oben angeführten Nachteile zu beseitigen.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Antriebssystem aus einer im Reibungsfeld selbst gelüfteten Schwungscheibe, die auf der Welle eines herkömmlichen serienerzeugten Asynchronmotors angebracht ist, aus einer ferromagnetischen, mit Lüftungsschlitzen versehenen Kupplungsscheibe, die entlang Gleitfugen einer eine Arbeitsmaschine betätigenden Antriebswelle verschiebbar ist, wobei auf einer Seite der Kupplungsscheibe ein ringförmiger, aus Reibungsstoff gebildeter Kupplungsbelag, der die Drehbewegung der Schwungscheibe übernimmt, angebracht ist, während auf der anderen Seite ein zweiter ringförmiger, aus Reibungsstoff gebildeter Bremsbelag angebracht ist, sowie einer elektromagnetischen Vorrichtung, die zum Ankuppeln und Bremsen der Kupplungsscheibe bestimmt ist, zusammengestellt ist.
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 4.
Im folgenden ist die Erfindung an Ausführungsbeispielen des elektromechanischen Antriebssystems mit veränderlicher Drehzahl anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 ein Blockschema eines elektromechanischen Antriebssystems mit veränderlicher Drehzahl, das eine Arbeitsmaschine betätigt, Fig. 2 ein eigentliches Antriebssystem mit zwei Elektromagneten, teilweise im Schnitt, Fig. 3 einen Schnitt durch ein elektromechanisches Antriebssystem mit Ankuppelelektromagnet, und Fig. 4 einen Schnitt durch ein elektromechanisches Antriebs system mit Bremselektromagnet.
Gemäß der Erfindung ist das in Fig. 1 dargestellte elektronisch gesteuerte elektromechanische Antriebs system mit veränderlicher Drehzahl, das eine stufenlose Drehzahlregelung gewährleistet, aus einem eigentlichen Antriebssystem 1, einer Arbeitsmaschine 2, an deren Welle ein Drehzahlgeber 3 kraftschlüssig angebracht ist, und einer elektronischen Steuerschaltung 4, die alle in einer Drehzahlrückkopplunosschleife wirken, zusammengestellt.Das Betätigungsglied des eigentlichen Antriebssystems 1 ist aus einem Asynchronmotor (5) mit Kurzschlußläufer herkömmlicher Serienerzeugung gebildet, während die Kupplungs-Baueinheit aus einer Schwungscheibe 6, deren Trägheitsmoment entsprechend dem im Zeitpunkt des Ankuppelns entstehenden Laststoßes sowie der von der elektronischen Steuerschaltung 4 gewährleisteten Dynamik bemessen ist, einem Ankuppel-Elektromagnet 7, der aus einer in einem Wicklungsgehäuse 8 eingebauten Wicklung gebildet ist, sowie aus einem Brems-Elektromagnet 9, der aus einer im Lagerschild 10 eingebauten Wicklung gebildet ist, zusammengestellt ist, wobei zwischen den beiden Elektromagneten 7 und 9 eine mit Lüftungsschlitzen versehene Kupplungsscheibe 11 untergebracht ist, auf der zwei ringförmige aus Reibungsstoff ausgeführten Kupplungs- oder Reibbeläge 12 und 13 angebracht sind.
Der ringförmige Reibbelag 12, der an der Seite zur Schwungscheibe 6 der Kupplungsscheibe 11 angebracht ist, gewährleistet die Ubernahme der Drehbewegung der Schwungscheibe 6.
Der an der anderen Seite der Kupplungsscheibe 11 angebrachte ringförmige Reibring 13 gewährleistet das Bremsen der Kupplungsscheibe 11 durch Reibung an dem Lagerschild 10.
Je nach dem auftretenden Steuerbefehl verschiebt sich die Kupplungsscheibe 11 entlang Gleitfugen in einer Antriebswelle 14, entweder in der Richtung der Schwungscheibe 6, wobei es zum Ankuppeln kommt, oder in der Richtung des Lagerschildes 10, wobei das Bremsen stattfindet. Die gesamte Kupplungs-Baueinheit ist in einem Gehäuse 15 untergebracht, wodurch diese an den Flanschen des Motors 5 befestigt wird.
Gemäß der Erfindung ist im Rahmen des eigentlichen Antriebssystems 1 die Kupplungs-Baueinheit (Fig. 2), die die mit der Motorwelle 16 kraftschlüssig verbundene Schwungscheibe 6, die mit der Antriebswelle radialmäßig verbundene Kupplungsscheibe 14, und die Elektromagneten 7 und 9 einschließt, selbst gelüftet mittels eines Lüftungssystems, das von dem Lüftungssystem des Motors 5 unabhängig ist, wobei die beiden Strömungswege des Kühlmittels mit punktierten Linien bezeichnet sind.
Die Schwungscheibe 6 ist mittels zweier mit der Schwungscheibe zusammengebauter Lüfter 17 und 18 selbst gelüftet, wobei der Lüfter 17 im Reibungsfeld des an der Kupplungsscheibe 11 angebrachten ringförmigen Reibbelages 12 angeordnet ist.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Baueinheit der elektromagnetischen Reibungskupplungen aus einer einzigen ferromagnetischen Kupplungsscheibe 11, die beim Ankuppeln von dem Elektromagnet 7 und beim Bremsen von dem Elektromagnet 9 unabhängig betätigt ist, gebildet. Die Kupplungsscheibe 11, die an einer Seite einen ringförmigen, aus Reibungsstoff ausgeführten Reibbelag 12 und auf der anderen Seite einen ringförmigen, aus Reibungsstoff ausgeführten Reibbelag 13 hat, verschiebt sich in axialer Richtung entlang longitudinaler Gleitfugen der Antriebswelle 14, wobei die Kupplungsscheibe 11 mittels zweier Abstoßfedern 19 und 20 und zwei Paaren von Beilagscheiben 21, 22, 23, 24 in Ruhestellung gehalten wird.
Die Ankuppel- und Bremselektromagneten, die Abstoßfedern sowie die Belagscheiben bilden insgesamt eine elektromechanische Ankuppel- und Bremsvorrichtung der Kupplungsscheibe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gemäß Fig. 3 ist die Ankuppel- und Bremsvorrichtung der Kupplungsscheibe aus der Abstoßfeder 20 mit den zwei Beilagscheiben 23 und 24 und aus einem entsprechend bemessenen Ankuppelelektromagnet 7, zusammengestellt.
Der Ankuppelelektromagnet 7 ist von einer Restspannung gespeist, die die Ruhestellung der Kupplungsscheibe 11 gewährleistet.
Um das Bremsen zu bewirken, wird der Elektromagnet 7 gänzlich abgeschaltet, wobei die Bremskraft mittels der entsprechend bemessenen Abstoßfede@ 20 gewährleistet wird, denn diese Abstoßfeder 20 stößt die mit dem ringförmigen Reibungsbelag 12 bestückte Kupplungsscheibe 11 an das Lagerschild 10 vor.
Um das Ankuppeln zu bewirken, wird die am Elektromagnet 7 angelegte Spannung über den Betrag der Restspannung erhöht.
Je größer das Verhältnis zwischen der angelegten Spannung und der Restspannung ist, desto kleiner ist die Ankupplungs-Ansprechzeit.
Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist gemäß Fig. 4 die elektromechanische Ankuppel- und Bremsvorrichtung der Kupplungsscheibe aus der Abstoßfeder 19 mit den Beilagscheiben 21 und 22 sowie aus dem Bremselektromagnet 9 zusammengestellt.
Der Bremselektromagnet 9 ist mit einer Restspannung gespeist, womit die Ruhestellung der Kupplungsscheibe 11 gewährleistet ist.
Um das Ankuppeln zu bewirken, wird die an dem Elektromagnet 9 angelegte Spannung verringert, um den Betrag der Restspannung zu unterschreiten, was zu einem Ankuppeln der Kupplungsscheibe 11 an die Schwungscheibe 6 führt, wobei die Ankuppelkraft mittels der Abst.cBfeder 19 gewährleistet wird.
Je nach dem Betrag der angelegten Spannung erhält die Antriebswelle 14 eine bestimmte Drehzahl, so daß bei gänzlichem Abbau der Speisespannung eine Drehzahl erhalten wird, die gleich der der Motorwelle t6 des Asynchronmotors 5 ist.
Das Bremsen erfolgt bei 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.
In allen drei angeführten Beispielen erfolgt die Selbstlüftung des Systems mittels der Absorption der Kühlluft durch den Lüfter 17, wobei die Luft durch die in dem Lagerschild 10 vorgesehenen Löcher entlang dem Elektromagnet 9 und durch die Lüftungsschlitze der Kupplungsscheibe 11 fließt, worauf die Verdrängung der Luft neben dem Elektromagnet 7 durch die in dem Gehäuse 15 vorgesehenen Löcher folgt. Durch die Löcher des Gehäuses 15 wird auch die von dem Lüfter 18 neben der Rotorwelle vorbeitließende abgesaugte Luft verdrängt.
Die Erfindung weist folgende Vorteile auf: - Als Betätigungsglied wird ein Asynchronmotor herkömmlicher Herstellung angewendet; ein solcher Motor ist im Vergleich mit jedwelchen anderen Motoren billiger und zuverlässiger; - es werden schnelle hochdynamische Regelungen gewährleistet; - während der Betriebszeit des Systems sind Justierungen nicht erforderlich.
Leerseite

Claims

Elektromechanisches Antriebssystem mit veränderlicher Drehzahl PATENTANSPRUCHE: Elektromechanisches Antriebssystem mit veränderlicher Drehzahl, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß es aus einer im Reibungsfeld selbstgelüfteten Schwungscheibe (6), die auf der Welle eines Asynchronmotors (5) üblicher Serienerzeugung angebracht ist, aus einer ferromagnetischen Reib-Kupplungsscheibe (11), die auf einer mit Gleitfugen versehenen Antriebswelle (14) einer Arbeitsmaschine entlang der Welle verschiebbar ist, wobei die Kupplungsscheibe (11) auf einer Seite einen ringförmigen, aus Reibungsstoff ausgeführten Reibbelag (12) aufweist, der die Drehbewegung der Schwungscheibe (6) übernimmt, während auf der anderen Seite ein zweiter ringförmiger aus Reibungsstoff ausgeführter Reibbelag (13) für das Bremsen und eine elektromechanische Vorrichtung für das Ankuppeln und das Bremsen der Kupplungsscheibe (11) angebracht ist, zusammengestellt ist.
2. Elektromechanisches Antriebssystem mit veränderlicher Drehzahl nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die elektromechanische Ankuppel- und Bremsvorrichtung der mit Lüftungsschlitzen versehenen Kupplungsscheibe (11) aus zwei Abstoßfedern (19, 20), aus zwei Paaren Beilagscheiber: (21, 22, 23, 24) und aus einem Ankuppelelektromagnet(7) und/oder einem Bremselektromagnet (9), die beiderseits der Kupplungsscheibe (11) angeordnet sind, gebildet ist, wobei die Elektromagneten (7; 9) jeweils beim Ankuppeln bzw. Bremsen erregt werden.
3. Elektromechanisches Antriebssystem mit veränderlicher Drehzahl nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die elektromechanische Ankuppel- und Bremsvorrichtung der Kupplungsscheibe (11) entweder aus einer Abstoßfeder (20) mit zwei Beilagscheiben (23, 24) und einem Ankuppelelektromagnet (7) oder aus einer Abstoßfeder (19) mit zwei Beilagscheiben (21, 22) und einem Bremselektromagnet (9) gebildet ist, wobei in beiden Fällen die Elektromagneten mit einer Restspannung gespeist werden, um die Ruhestellung der Kupplungsscheibe sicherzustellen.
4. Elektromechanisches Antriebssystem mit veränderlicher Drehzahl, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schwungscheibe (6) von zwei eingebauten Lüftern (17, 18) selbst gelüftet wird, so daß ein eigenes Lüftungssystem gebildet wird, das unabhängig von dem Lüftungssystem des Motors (5) ist, wobei einer der Lüfter (17) in dem Reibungsfeld der mit dem Reibring bestückten Schwungscheibe (6) und der Kupplungsscheibe (11) angeordnet ist.