DE1105964B - Method and device for starting and stopping an electric motor - Google Patents

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Anwerfen und Stillsetzen eines Elektromotors Beim Anlassen eines Elektromotors tritt in diesem bekanntlich ein erheblicher Stromstoß auf. Im Zusammenhang hiermit erfolgt, insbesondere bei großer Schalthäufigkeit, eine erhebliche Erwärmung der Ankerwicklung. Um ein Überhitzen der Ankerwicklung zu vermeiden, ist man daher bezüglich der Schalthäufigkeit beschränkt.Method and device for starting and stopping an electric motor When starting an electric motor, it is known that a considerable current surge occurs in it on. In connection with this, especially with high switching frequency, considerable heating of the armature winding. About overheating of the armature winding to avoid, one is therefore limited with regard to the switching frequency.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anwerfen und Stillsetzen eines Elektromotors, die insbesondere für einen Elektromotor großer Schalthäufigkeit geeignet sind und bei der die eingangs geschilderten Nachteile überwunden sind.The invention relates to a method and a device for starting and stopping an electric motor, especially for a large electric motor Switching frequency are suitable and in which the disadvantages outlined above are overcome.

Es ist eine Anordnung zur richtungswechselnden Drehbewegung von Arbeitsmaschinen, insbesondere Trommelwaschmaschinen, bekannt, bei der als Antriebsorgan ein Einphasenkurzschlußmotor vorgesehen ist und ein Kraftspeicher in Form eines Gewichts oder einer Feder mit einem bewegten Teil der Maschine über einen Hebel verbunden ist. Ein diesem Teil zugeordneter Mitnehmer stellt nach einer vorbestimmten Umdrehungszahl zwischen dem bewegten Teil und dem Hebel eine kraftschlüssige Verbindung her, so daß der Motor abgebremst und durch die gespeicherte Energie sofort wieder in entgegengesetzter Drehrichtung in Gang gebracht wird. Bei einer anderen bekannten Vorrichtung zum Umsteuern von Werkzeugmaschinen dient ebenfalls eine Feder als Energiespeicher. Auf einer mitumlaufenden Welle der Maschine ist ein axial verschiebbares, mit der Welle drehfest verbundenes Kupplungselement angeordnet, das durch z. B. an einem hin- und herbeweegbaren Schlitten der Maschine befindliche Anschläge am Ende eines jeden Hubes je nach der Bewegungsrichtung mit der einen oder anderen -von zwei Kupplungen in Eingriff gebracht werden kann. Diese Kupplungen sind mit einer gemeinsamen Bandtrommel drehfest verbunden, auf die sich je nach dem Drehsinn ein Band aufwickeln kann, dessen freies Ende an dem Federspeicher angreift.It is an arrangement for the direction-changing rotary motion of working machines, in particular drum washing machines, known in which a single-phase short-circuit motor is used as the drive element is provided and an energy storage device in the form of a weight or a spring with is connected to a moving part of the machine via a lever. That part assigned driver is after a predetermined number of revolutions between the moving part and the lever establish a positive connection, so that the motor braked and immediately reversed due to the stored energy Direction of rotation is brought into motion. In another known device for When reversing machine tools, a spring also serves as an energy store. On a rotating shaft of the machine is an axially displaceable one with the Shaft non-rotatably connected coupling element arranged by z. B. on one reciprocating carriage of the machine located stops at the end of a each stroke with one or the other of two clutches, depending on the direction of movement can be engaged. These clutches are with a common belt drum non-rotatably connected, on which a tape can be wound depending on the direction of rotation, whose free end engages the spring accumulator.

Bei beiden bekannten Anordnungen wird die beim Abbremsen gewonnene Energie sofort wieder zum Beschleunigen freigesetzt, wenn der angetriebene Teil zum Stillstand gekommen ist. Auch kann die gespeicherte Energie nur dazu, verwendet werden, den angetriebenen Teil in dem der vorhergehenden Drehrichtung entgegengesetzten Drehsinn zu beschleunigen.In both known arrangements, the one obtained during braking is used Energy is immediately released again to accelerate when the driven part has come to a standstill. Also, the stored energy can only be used the driven part in the opposite direction to the previous direction of rotation Direction of rotation to accelerate.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anwerfen und Stillsetzen eines Elektromotors anzugeben, bei denen diese bei den bekannten Anordnungen vorhandenen- Einschränkungen in der Verwertbarkeit der beim Stillsetzen gewonnenen Energie vermieden werden.It is the object of the invention to provide a method and a device for To specify starting and stopping an electric motor, in which these at the known arrangements existing- restrictions in the usability of the Shutting down recovered energy can be avoided.

Bei diesem Verfahren wird in bekannter Weise- die beim Stillsetzen anfallende Energie der sich drehenden Teile gespeichert und der anzuwerfenden Motorwelle beim folgenden Anwerfen als Antriebsmoment zugeführt. Das Verfahren besteht erfindungsgemäß darin, daß die Motorwelle zunächst durch die gespeicherte Energie in der gewünschten Drehrichtung in Drehung versetzt und der Elektromotor erst dann eingeschaltet wird, wenn die Motorwelle eine bestimmte Drehzahl erreicht hat. Hierdurch wird die beim Anwerfen erforderliche elektrische Energie und damit die beim Anlassen auftretende Erwärmung der Wicklung verringert.In this process, in a known manner, the shutdown accumulating energy of the rotating parts stored and the motor shaft to be started supplied as drive torque during the following start-up. The method exists according to the invention in that the motor shaft is initially due to the stored energy in the desired The direction of rotation is set in rotation and the electric motor is only then switched on, when the motor shaft has reached a certain speed. As a result, the Starting the required electrical energy and thus the energy that occurs when starting Heating of the winding is reduced.

In einer bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Ausführung des zuvor angegebenen Verfahrens wird in bekannter Weise ein Speicherelement verwendet, das beim Stillsetzen der sich drehenden Massen zur Aufnahme ihrer kinetischen Energie und beim folgenden Anwerfen zur Abgabe der gespeicherten Energie an die in Drehung zu versetzenden Massen gekuppelt wird. Erfindungsgemäß sind dabei zwei Kupplungen zwischen dem Speicherelement und den Massen vorgesehen, die wahlweise einzeln oder gemeinsam einschaltbar und in der Weise angeordnet sind, daß, wenn beide Kupplungen gemeinsam eingeschaltet sind, das Speicherelement gegen Aufnahme und Abgabe von Energie gesperrt ist.In a preferred embodiment of an apparatus for execution of the method specified above, a memory element is used in a known manner, when the rotating masses come to a standstill to absorb their kinetic energy and during the subsequent start-up to deliver the stored energy to the rotating one to be relocated masses is coupled. According to the invention there are two clutches provided between the storage element and the masses, either individually or can be switched on together and are arranged in such a way that when both clutches are switched on together, the storage element against receiving and releasing Energy is locked.

Mit der Erfindung wird es möglich, die beim Abbremsen des Elektromotors gewonnene Energie beliebig lange zu speichern, so daß sie auch bei nicht zyklisch umsteuerbaren Maschinen Anwendung finden kann. Sie bietet weiter den Vorteil, daß der Elektromotor mit der gespeicherten Energie wahlweise in entgegengesetzter oder wieder in der gleichen Drehrichtung angeworfen werden kann, aus der er zuvor abgebremst worden ist. Damit wird der Anwendungsbereich des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber dem der bekannten Anordnungen wesentlich vergrößert. Die Erfindung wird im folgenden- an Hand einer schematischen Zeichnung einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert.With the invention it becomes possible that when braking the electric motor to store recovered energy as long as desired, so that it is not cyclical even when reversible machines can be used. It also offers the advantage that the electric motor with the stored energy alternatively in the opposite or can be started again in the same direction of rotation from which it was previously braked has been. This is the opposite of the scope of the method according to the invention that of the known arrangements is significantly enlarged. The invention is in the following - on the basis of a schematic drawing of a preferred embodiment explained in more detail.

Das in der Zeichnung nicht dargestellte eine Wellenende des Elektromotors 1 führt zu der anzutreibenden Maschine. Auf dem dargestellten anderen Wellenende 2 sind zwei auf Kugellagern laufende Kegelräder 3 und 4 angeordnet. Außerdem sitzen auf dem Wellenende 2 drehfest die Kupplungsgehäuse der beiden elektromagnetischen Kupplungen 5 und 6. Die beiden Kegelräder 3 und 4 sind _ durch ein weiteres Kegelrad 7 kraftschlüssig miteinander verbunden. Das Kegelrad? arbeitet mit einem Federspeicher 8 zusammen, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Drehfedergusgestaltet ist. Der Federspeicher 8 ist an der Seite 9 fest mit dem Getriebegehäuse 10 verbunden.One shaft end of the electric motor 1, not shown in the drawing, leads to the machine to be driven. On the other shaft end 2 shown, two bevel gears 3 and 4 running on ball bearings are arranged. In addition, the clutch housings of the two electromagnetic clutches 5 and 6 sit non-rotatably on the shaft end 2. The two bevel gears 3 and 4 are non-positively connected to one another by a further bevel gear 7. The bevel gear? works together with a spring accumulator 8, which in the present embodiment is designed as a torsion spring cast. The spring accumulator 8 is firmly connected to the gear housing 10 on the side 9.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: Im normalen Betrieb sind die elektromagnetischen Kupplungen 5 und 6 bei eingeschaltetem Antriebsmotor unerregt, daher stehen die Kegelräder 3 und 4 still. Die auf dem Wellenende 2 drehfest befestigten Gehäuse der Kupplungen 5 und 6 laufen mit der Motorwelle um. ' Beim Abschalten des beispielsweise in Pfeilrichtung 20 laufenden Motors wird gleichzeitig die Kupplung 5 eingeschaltet und somit das Kegelrad 3 mitgedreht. Dies hat zur Folge, daß das Kegelrad 7 in Pfeilrichtung 21 mitgedreht wird, wodurch gleichzeitig der Federspeicher im entsprechenden Sinne gespannt wird, Wenn die zur Verfügung stehende kinetische Energie der sich drehenden Teile der Maschine im Speicher 8 aufgespeichert ist, wird zusätzlich die Kupplung 6 eingeschaltet. Durch das sich -in -Pfeilrichtung--22 drehende Kegelrad 4 wird über das Zwischenrad 7 somit das gesamte System mechanisch gesperrt und der Federspeicher gespannt gehalten, solange beide Kupplungen eingeschaltet sind.The device works as follows: In normal operation, the electromagnetic Clutches 5 and 6 are de-energized when the drive motor is switched on, so the Bevel gears 3 and 4 still. The housing fastened in a rotationally fixed manner on the shaft end 2 the clutches 5 and 6 rotate with the motor shaft. 'When switching off the for example The motor running in the direction of arrow 20, clutch 5 is switched on at the same time and thus the bevel gear 3 rotated. This has the consequence that the bevel gear 7 in the direction of the arrow 21 is rotated, whereby at the same time the spring accumulator in the corresponding sense is tensioned when the available kinetic energy of the rotating Parts of the machine is stored in the memory 8, the clutch is also 6 switched on. The bevel gear 4 rotating in the direction of the arrow 22 becomes The entire system and the spring accumulator are thus mechanically locked via the intermediate gear 7 held taut as long as both clutches are switched on.

Soll der Motor bei erneutem Einschalten wieder mit einem dem Pfeil 20 entsprechenden Drehsinn laufen, dann muß zunächst die Kupplung 5 ausgeschaltet werden. Da die Kupplung 6 noch eingeschaltet bleibt, entspannt sich der Energiespeicher 8 dann derart, daß seine aufgespeicherte Energie den Motor und die Maschinenteile in dem gewünschten Drehsinn beschleunigt.Should the motor be marked with an arrow when it is switched on again 20 running corresponding direction of rotation, then the clutch 5 must first be switched off will. Since the clutch 6 remains switched on, the energy store relaxes 8 then in such a way that its stored energy affects the motor and the machine parts accelerated in the desired direction of rotation.

Ist die im Federspeicher aufgespeicherte Energie abgegeben, so hat der Elektromotor je nach Reibungsverlusten nahezu seine Nenndrehzahl erreicht. Dann erst wird der Motor eingeschaltet unter gleichzeitiger Ausschaltung der Kupplung 5. Damit ist die Verbindung der Kegelräder sowie des Energiespeichers mit der sich drehenden Motorwelle aufgehoben. Nur die Gehäuse der beiden abgeschalteten Kupplungen 5 und 6 laufen noch mit um.If the energy stored in the spring accumulator is released, then has the electric motor almost reaches its nominal speed depending on the friction losses. then first the motor is switched on and the clutch is switched off at the same time 5. This is the connection of the bevel gears and the energy store with the itself rotating motor shaft lifted. Only the housings of the two disconnected clutches 5 and 6 are still running around.

Soll eine zum obigen Beispiel entgegengesetzte Drehrichtung des Motors beim erneuten Anwerfen erzielt werden, so muß zuerst die Kupplung 6 ausgeschaltet werden. Der Motor wird dann durch den Federspeicher in dem gewünschten entgegengesetzten Drehsinn beschleunigt. Sodann, und zwar zweckmäßig nach Erreichen der größten Anwerfdrehzahl, wird auch die zweite Kupplung abgeschaltet und nun erst die Motorwicklung eingeschaltet.If a direction of rotation of the motor opposite to the above example is to be achieved when starting again, the clutch 6 must first be switched off. The motor is then accelerated by the spring accumulator in the desired opposite direction of rotation. Then, expediently after the highest starting speed has been reached, the second clutch is also switched off and only now is the motor winding switched on.

In der Zeichnung ist nur ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung dargestellt. Die Erfindung kann auch in zahlreichen abweichenden Ausführungsformen verwirklichtwerden. Es können beispielsweise an Stelle der in der Zeichnung dargestellten elektromagnetisch einrückbaren Kupplungen 7 und 8 auch rotierende Federdruckkupplungen verwendet werden, die elektromagnetisch gelüftet bzw. ausgerückt werden können. Auch andere Kupplungstypen können vorgesehen sein, wie beispielsweise mit Preßluft oder hydraulisch betriebene Kupplungen.In the drawing is only one embodiment of the invention shown. The invention can also be in numerous different embodiments be realized. It can, for example, instead of the one shown in the drawing electromagnetically engageable clutches 7 and 8 also include rotating spring-loaded clutches can be used that can be electromagnetically released or disengaged. Other types of coupling can also be provided, for example with compressed air or hydraulically operated clutches.

An Stelle der in der Zeichnung als Energiespeicher vorgesehenen Torsionsfeder können Energiespeicher beliebiger Art vorgesehen sein, beispielsweise ein hydraulischer Energiespeicher. Die Getriebeanordnung kann beispielsweise mit Stirnrädern anstatt mit Kegelrädern ausgeführt werden und auch- im sonstigen Aufbau von der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsform abweichen. Es ist auch möglich, die Anordnung so zu treffen, daß die gespeicherte Energie zum Anwerfen eines anderen Motors verwendet wird, daß also der stillgesetzte und der später anzuwerfende Motor nicht identisch sind.Instead of the torsion spring provided as an energy store in the drawing Energy storage of any type can be provided, for example a hydraulic one Energy storage. The gear arrangement can, for example, with spur gears instead be executed with bevel gears and also - in the rest of the structure of the one in the drawing illustrated embodiment differ. It is also possible to change the arrangement to take in such a way that the stored energy is used to start another motor so that the stopped motor and the motor to be started later are not identical are.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Anwerfen und Stillsetzen eines Elektromotors, bei dem die beim Stillsetzen anfallende Energie der sich drehenden Teile gespeichert und der anzuwerfenden Motorwelle beim folgenden Anwerfen als Antriebsmoment zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorwelle zunächst. durch die gespeicherte Energie in der gewünschten Drehrichtung in Drehung versetzt und der Elektromotor erst dann eingeschaltet wird, wenn die Motorwelle eine bestimmte Drehzahl erreicht hat. PATENT CLAIMS: 1. Method for starting and stopping an electric motor, in which the energy generated by the rotating parts when it comes to a standstill is stored and supplied to the motor shaft to be started as drive torque during the following start-up is, characterized in that the motor shaft initially. through the saved Energy is set in rotation in the desired direction of rotation and the electric motor is only switched on when the motor shaft has reached a certain speed Has. 2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, insbesondere bei einem Elektromotor großer Schalthäufigkeit, mit einem Speicherelement, das beim Stillsetzen der sich drehenden Massen zur Aufnahme ihrer kinetischen Energie und beim folgenden Anwerfen zur Abgabe der gespeicherten Energie an die in Drehung zu versetzenden Massen mit diesen Massen gekuppelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kupplungen (5, 6) zwischen dem Speicherelement (8) und den Massen (2) vorgesehen sind, die wahlweise einzeln oder gemeinsam einschaltbar und in der Weise angeordnet sind, daß, wenn beide Kupplungen gemeinsam eingeschaltet sind, das Speicherelement gegen Aufnahme und Abgabe von Energie gesperrt ist. 2. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, in particular in the case of an electric motor with a high switching frequency, with a storage element that is used in the Stopping the rotating masses to absorb their kinetic energy and during the following start-up to deliver the stored energy to the one in rotation offsetting masses is coupled with these masses, characterized in that two couplings (5, 6) are provided between the storage element (8) and the masses (2) are that can be switched on either individually or together and arranged in that way are that when both clutches are turned on together, the memory element is blocked against the absorption and release of energy. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden auf einer gemeinsamen Welle (2) angeordneten Kupplungen (5, 6) im eingekuppelten Zustand mit einem Getrieberad (3, 4) zusammenwirkt und die beiden Getrieberäder über ein gemeinsames Getrieberad(?) ständig derart miteinander verbunden sind, daß sie-zwangläufig in entgegengesetzter Drehrichtung laufen. 3. Device according to claim 2, characterized in that each of the two is arranged on a common shaft (2) Clutches (5, 6) interacts with a gear wheel (3, 4) in the coupled state and the two gears via a common gear (?) constantly in this way are interconnected that they-necessarily in the opposite direction of rotation to run. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das gemeinsame Getrieberad (7) gleichzeitig zur Übertragung der Energie zwischen Welle (2) und Speicherelement (8) dient. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 863 231, 392 027.4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the common gear wheel (7) simultaneously serves to transmit the energy between the shaft (2) and the storage element (8). Considered publications: German Patent Specifications No. 863 231, 392 027.