交流電動機的驅動系統的製作方法

2023-10-23 07:21:12

專利名稱:交流電動機的驅動系統的製作方法
本發明涉及到一種驅動系統，該系統用於驅動一組至少包括兩臺具有互不相同運行特性的交流無刷電動機，例如具有互不相同的供電頻率，或互不相同的最大轉矩，而且其設計使得每臺電動機都通過一臺靜態變換器來取得適合需要的電力參數的電能，本發明還進一步涉及到在該驅動系統中所使用的手動工具。
當通過一臺變換器來驅動交流電動機時，例如正反轉的電動機，本發明具有許多優點，因為，藉助於簡單的裝置即能控制變換器，譬如，輸出電壓的頻率就可以在很寬的範圍內進行整定，以便將與上述變換器連接的正反轉的電動機在所選定的兩個可能轉向中的任一個轉向時驅動到所要求的速度上;或舉例來說，使電動機只能在指定的轉速下發出指定的最大轉矩。利用這類靜態變換器對在工作機械中運轉的許多電動機的驅動進行控制，或用它對工作現場的各種手動工具的驅動進行控制，都需要對每臺電動機提供一臺獨立的變換器，這是相當昂貴的，因此這種驅動方式至今已很少應用。
在許多情況下，例如在裝有電動機驅動的多速鑽機，電動機驅動的轉矩板手等的車間中，要求工人按指定的工序來操作機械。這樣，從理論上講就有可能統一採用一個變換器，可以由工人將它按在特定的時間所使用工具的需要進行重複整定，而且可使加到工具上的電壓調節為一定的頻率，從而，使電動機在所期望的轉速下運轉;或整定到發出最大電流，去扭轉螺絲的扳手。但是實際上，用這樣的系統將得不到滿意的結果，有時因為從一道工序轉到另一工序需要經過相當長的時間;就是說，需要改換到與原先用的工具或機器工作特性不同的那些工具或機器上，例如轉速不同的情況。此外，如果工人忘記改變變換器的整定，則還有可能造成損壞電動機的危險。
因此，本發明首要的目的即對一組電動機提供一個驅動系統，所指的一組電動機至少包括兩臺不同運行特性的電動機，例如所說的電動機要求有不同的供電電壓或不同的供電頻率。在此採用一臺可調節的靜態變換器;當將工具接到該變換器上時，變換器就能自動調整去適應帶動該工具的電動機對供電參數的要求。另一個目的是為這種驅動系統提供一個手動操作手段。
根據本發明權利要求
書中所定義的各項內容和參照附圖描述實施方案的詳細說明，即能達到上述目的。
圖1是本發明實施例的示意圖;
圖2是圖1實施例的改形;
圖3是圖1實施例的進一步改形;
圖4是本發明的另一個實施例。
圖1簡單地說明本發明的第一實施例，其中有4臺特性互不相同的交流無刷電動機，它們依次接到一個共用的變換器上，各電動機即可分別與各手動工具或機器結合。例如接合到一臺鑽機上、磨床、轉矩扳手或類似的機器上，又例如接合到一臺帶有多臺依次工作的電動機的機器上。在圖1中，標號1，2和3表示可調變換器4的三相輸入端，其三相輸出用標號5，6和7表示。一臺已商品化的變換器4，如美國加裡福尼亞州呈大阿那山的愛默生(εmerson)電氣公司製造的AS400型變換器，該變換器具有控制輸入端8，9。藉助於在控制輸入端8，9施加一個給定的控制信號，或由這裡接到負載上去，於是它就能夠改變變換器輸出的頻率，或使接到變換器上的電動機反向旋轉，或改變給定的最大電流值，以使接到該變換器上電動機的最大轉矩發生變化。在圖1中所繪製的實施例中，控制輸入端8，9接到4個電位器10、11、12和13上，每隻電位器被整定到一個予先給定值上，對所有的電動機都用此同一裝置。在圖中僅示出了在15處以實線表示和在15′處以點線表示的兩臺電動機。每隻電位器按所對應的電動機所需要的運行特性進行整定;例如，按轉速或最大轉矩的要求整定;又如，調節變換器4使其輸出電壓的頻率變化;譬如，要求分別在100HZ，120HZ，130HZ和300HZ之間變化。由此以使所連接的這4臺電動機獲得不同相應的轉速。在所說明的實施例中，每臺電動機都靠一根電纜16與相應的插頭相接。每個插頭具有5個接線插針17、18、19、20和另外在21、31、32、33中的一個針，究竟是哪一個針則取決於上述的哪臺電動機由插針接入，後面還要細講。每個插針都可插接到前述所有插頭公用的插座內，且插座上有接線針22、23、24、25、26、27、28、和29，其中針22、23、24和29設計成分別與相應的針17、18、19和20相接，且每次有一個插頭與該插座接線器耦合，同時插座的其它針25、26、27和28設計成與在一個專門的插頭上規定的相應的插針33、32、31、和21相耦合，也就與電位器10、11、12、13中的每一個都耦合起來，這一耦合取決於在該時間內與插座耦合的插頭所連接的應該是哪一臺電動機。如此，在圖1中電動機15就通過電纜16連接到一個插頭上，除了4個插針17、18、19和20以外，該插頭還包括針21，該針21，它與針20用導線30短接，於是，所形成的狀態即為針17與針22、針18與針23、針19與針24、針21與針28相互連通，針28與電位器10以及針20與針29相通。如上所述，兩個針20和21是經導線30在插頭上短接起來的，結果針21、28、20、29、導線30和電位器10就形成了一個跨接在控制輸入端8、9上的控制迴路，並由此使得變換器4輸出端5、6、7的輸出電壓得到在上述例中所要求的100HZ頻率。同理可推知，用於驅動其它工具或機器的電動機15′上的插頭也包括有前述的針17、18、19和20，它們與插座上的22、23、24和29相耦合。除此之外，該插頭還包括有一個針，它是與插座中相應的針27、26和25相耦合的其餘三個針31、32、33中的一個，並由此與相應的電位器11、12和13相接通。如此一來，假設電動機15′需工作於130HZ的輸出頻率上，則電動機15′的插頭將包括有連接針31，而針31與針20之間由導線30短接(如圖1中點線表示)於是當該電動機15′接入時，跨在輸出端8、9之間即形成一個新的控制迴路，此迴路包括幾對針17、22;18、23;19，24;31，27;以及20，29;導線30與電位器11經過插座的針27相通，故而產生130HZ的輸出頻率。
圖2中說明的實施例是圖1的修改方案，並且進行合併，形成一個可調電位器35和一個統一的觸頭36。在本實施例中，插頭37帶有一個鑑定杆38，它的長度相應於電位器35整定值，也即其長度對應於接到該系統中電動機15的要求，鑑定杆38的內端裝有一個滑銷39，該39與鑑定杆一起可在軸承40內作軸向運動，構成一個滑動電位器觸頭41。在鑑定杆38內端上的滑銷39靠彈簧42的帶動與鑑定杆一起移動，形成在電位器35上的變位接觸，與前述的實施例相同，該電位器與變換器4上的控制輸入端8，9相接。
在圖1和2所描繪的實施例中，用於分別連接各電動機15的電動機鑑定元件，也即電位器10、11、12、13和35所表示的是與變換器4相連接的情況，當然它也可被放在例如圖3中所示的手動工具內放置鑑定裝置的位置上。例如，手動工具是一臺磨床，它被置於一個機架43內，以及每個這樣的工具包括有一個電阻44，該電阻通過跨在該工具43與變換器4間的連接銷45上的兩個插針並經電纜46而接到變換器4的控制輸入端8和9上。
至此，以上都是假定連接到變換器輸入端上的控制電路均系用於確定其輸出電壓的頻率或最大電流。以下將了解，在圖3實施例中的電阻44也可以是一隻熱敏電阻，如果電動機15有發生過熱的危險時，即閉鎖變換器並由此而使電動機停運。
圖4示意地介紹了按照本發明付諸實現的一個系統，它包括有一個鑑定電路47，該電路中容納有用於變換器4的全部特性控制數據。在本實施例中，也假定電動機15被結合到一個手動工具中，而且鑑定電路47也被結合到該手動工具中。電路47可包括有一臺靜態存儲器(ROM)，其中存有手動工具需用的特性數據，例如電動機的驅動頻率、最大工具溫度、旋轉方向、電動機最大轉矩等。存儲器47的內容由一個電子電路48來讀取，讀出的這些控制數據被傳送到與變換器4的輸入端8，9相連的一個控制電路49。在這方面比較適用的變換器即是美國加裡福尼亞州呈大阿那山的愛默生(εmerson)電氣公司零售的型號為AS5100以微處理機為主體的變換器。以下將會了解到，該靜態存儲器47能夠用一臺微處理機來代替。列舉的鑑定裝置除了上述那些以外，還有電容器、RC電路等都適用。
由於鑑定電路47，還有圖3實施例中的電阻44都結合到手動工具中，故傳輸上述控制數據僅需用兩個端子50，51即可。在最簡單的形式中，在鑑定電路47中的數據包括有一個代表上述機器特性的數碼，當微處理機48收到此數碼時，即實行對該機器的以及機器電動機的各數據流進行控制，數據流傳送到控制電路49，並由此傳送到變換器4的輸入端8及9。
前邊已假設當所使用的是一臺具體的手動工具時，則該工具被連接到一個插座上，但是還要了解，所有用於具體工作現場的工具都可以永久地接到變換器上，但是電的聯繫則只有在使用工具時才產生。在這種情況下，工具裝有一個起動控鈕，該按鈕用來接通有關導電體間的接點。例如圖3中所示的起動按鈕52即用來操作前述的接點53。
權利要求
1.一個驅動系統用於驅動一組至少包括兩臺具有互不相同運行特性的交流無刷電動機(15)，例如供電頻率或最大轉矩不同，而且其設計使得每臺電動機都通過一臺靜態變換器取得所需電氣參數的電源。其特徵為，對上述各電動機(15)安排了每次有一個與同一個可調變換器(4)的輸出端(5，6，7)相接；並且對每臺電動機(15)都分別通過一個鑑定裝置(10-13；35；44；47)對變換器(4)控制輸入端(8，9)進行整定，以便調整該變換器使產生適合於上述電動機(15，15′)需要的參數的電能。
2.按照權利要求
1的驅動系統，其特徵在於，該鑑定裝置包括至少一個表徵每臺電動機特性的電氣元件(10-13;44;47)，每個這樣的元件隨同上述的電動機和變換器合為一體，在電動機(15)與該變換器(4)電氣連接的同時，相應的上述元件也與變換器的控制輸入端(8，9)進行電氣連接。
3.按照權利要求
1的驅動系統，其特徵在於，該鑑定裝置包括有一個與電動機(15，15′)相關的機械式驅動器(38)和一個在變換器4上的可調節的電氣鑑定迴路(35，41)，當電動機(15)與變換器電氣連接時，它就根據該電動機的運行特性由上述驅動器以機械的方法對變換器進行調節。
4.按照權利要求
2的驅動系統，其特徵在於，該鑑定裝置包括有一個存儲電路(47)，在所述的電動機中，系安排由與上述變換器(4)上的控制輸入(8，9)相關的微處理機(48)讀數，以產生並將控制信號傳送到變換器的控制輸入端。
5.按照權利要求
2的驅動系統，其特徵在於，鑑定裝置(47)包括有一個微處理(48)。
6.按照權利要求
1的驅動系統，其特徵在於，每臺電動機(15)是接合在一臺配備有上述的鑑定裝置的手動工具中。
7.一臺用於如權利要求
1所述的驅動系統中並設有一臺交流無刷電動機(15)的手動工具，該電動機通過一臺可調節的變換器取得合乎需要供電參數的電源，其特徵在於，對所述的工具設有一個工具鑑定裝置(10-13;35;44;47)，它的動作響應於與所述的變換器(4)電氣連接的工具，在該變換器上的控制輸入裝置(8，9)對它進行調節以產生適合電動機(15)和工具所需的特定的電氣參數。
8.按照權利要求
7的手動工具，其特徵為，所述的鑑定裝置包括一個與所述的控制輸入裝置(8，9)電氣連接的一個鑑定電路(10-13;35;44;47)。
9.按照權利要求
7的手動工具，其特徵為，該鑑定裝置包括一個機械驅動器(38)，它用以機械地驅動所述的控制輸入電路(8，9)，以便對它的電氣特性進行整定。
10.按照權利要求
8的手動工具，其特徵為，該鑑定裝置包括一臺存儲器電路(47)。
專利摘要
用於一組具有互不相同運行特性的交流無刷電動機的驅動系統，例如所需的供電頻率互不相同，該系統設計成由一臺靜態變換器(4)來供電。該系統的特徵為，所有的電動機(15)被安排為一次有一個與統一的變換器進行電氣連接，並且有一個鑑定裝置(10-13)，它分別接到每臺電動機，且連接到變換器上的控制輸入(8，9)上，以便調節變換器，使之產生電動機所需供電參數的電能。本發明還涉及到一臺用於該系統的手動工具。
文檔編號H02M5/00GK85105493SQ85105493
公開日1987年1月21日 申請日期1985年7月18日
發明者卡爾·斯瓦克·馬格納桑·哈特威格 申請人:塞拉克學院S.A.導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan