DE2358096A1

DE2358096A1 - Anordnung zum schuetzen von feldmagneten vor entmagnetisierung

Info

Publication number: DE2358096A1
Application number: DE19732358096
Authority: DE
Inventors: Pietro De Filippis
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1972-12-05
Filing date: 1973-11-21
Publication date: 1974-06-12
Also published as: FR2209244A1; NL7315241A; IT973910B; PL79474B1; JPS4995108A; DD109775A5; FR2209244B1

Description

TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATED
13500 North Central Expressway
Pallas, Texas /V.St..A. ■. .

Unser Zeichen: T 1488

Anordnung zum Schützen von Feldmagneten vor
Entmagnetisierung - ·

Die Erfindung betrifft allgemein eine Anordnung'zum Schützen von Feldmagneten vor Entmagnetisierung für -Gleichstrommotoren mit Dauermagneterregung and insbesondere eine Anordnung dieser Art zum Verhindern der Entmagnetisierung der in solchen Gleichstrommotoren das Ständerfeld bildenden Dauermagnete, die durch Über' ströme in dem Ankerkreis hervorgerufen werden kann.

Es ist bekannt, daß das durch .den Läufer bzw. Anker eines Gleichstrommotors erzeugte Magnetfeld entmagne-

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tisierende Komponenten bezüglich des durch die Dauermagnete erzeugten Magnetfeldes des Ständers hat; die unter normalen Betriebsbedingungen- für die der Motor ausgelegt ist, keine Entmagnetisierung der Dauermagnete verursachen.

Durch die Erfindung soll eine Anordnung von mit dem Anker' kreis in Reihe geschalteten Hilfsfeldwicklungen geschaffen werden, die so bemessen sind, daß Magnetfeldkomponenten erzeugt werden, die den durch den Anker bei Vorhandensein von elektrischen Überlastungen erzeugten entmagnetisierenden Komponenten entgegengerichtet sind, um dadurch die Nachteile im Falle von zu hohen elektrischen Belastungen der Ankerwicklungen zu verhindern.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 allgemein eine Anordnung eines Gleichstrommotors mit Dauermagnetfelderregung, bei welchem die Anordnung nach der Erfindung anwendbar ist_f

die Fig. 2

und 2a eine bevorzugte Ausführungsform einer

Schutzanordnung nach der Erfindung, und

die Fig. 3

und 3a eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Anordnung nach der Erfindung, die insbesondere für Motoren geeignet ist, die in zwei Drehrichtungen arbeiten.

Die Figuren beziehen sich zwar insbesondere auf einen

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Motor mit einem zweipoligen Feld, es ist jedoch selbstverständlich, daß die Anordnung nach der Erfindung bei . Motoren mit beliebiger Polpaarzahl verwendbar ist.

In Fig. 1 geben die mit A, B bzw. C, D bezeichneten Zonen (in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Ankers und demzufolge von der Orientierung des Ankerfeldes) diejenigen Teile der Dauermagnete an, die einem Entmagnetisierungsvorgang bei Vorhandensein von zu großen Werten des Ankerstroms am stärksten ausgesetzt sind, und zwar wegen'der Konfiguration, die das Ankerfeld bei zu starker mechanischer Belastung des Motors oder bei Festbremsung desselben annimmt. -

Dieses Problem ist besonders ernst, wenn derartige Motoren mit lediglich gleichgerichtetem Wechselstrom betrieben werden, wobei die Steuerung des Stroms in der Ankerwicklung durch Phasensteuerung mittels gesteuerter Halbleiter vorgenommen wird, um die Drehzahl in einem großen Verhältnis zwischen minimaler und maximaler Drehzahl zu steuern, z.B. in einem Verhältnis von-1:15.

Tatsächlich ist der Motor normalerweise so bemessen, daß er bei maximaler Drehzahl des Ankers eine gegenelektromotorische Kraft nahe bei dem Scheitelwert der gleichgerichteten Wechselspannung liefert, und der Anker ist so aufgebaut, daß er unter diesen Bedingungen eine Impedanz hat, bei welcher der zum Entwickeln des gewünschten Antrlebsdrehmoitients' erforderliche Strom aufgenommen wird. In dem' Fall, in welchem sich der Motor infolge einer teilweisen Blockierung der Wellenform .der Wechselspannungsquelle bei einer elektronischen Steuerung der Drehzahl mittels ge- ■ steuerter Halbleiter mit niedriger Drehzahl dreht (z.B. mit 1/15 der maximalen Drehzahl, was einer gegenelektromoto-

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rischen Spannung entspricht, die gleich 1/15 derjenigen bei maximaler Drehzahl ist), wird bei Vorhandensein einer möglicherweise vollständigen Halbwelle der Wechselspannung, beispielsweise aufgrund einer Fehldurchschaltung eines Halbleiters oder aus einem anderen Grund, ein äußerst starker Stromfluß durch die Ankerwicklungen auftreten, mit der Folge, daß.ein die Dauermagnete des Motors, die die Felderregung liefern, entmagnetisierendes Feld erzeugt wird, welches eine wirksame Entmagnetisierung, auch wenn diese nur örtlich erfolgt, der Dauermagnete und damit eine Beschädigung des Motors hervorruft, der dann nicht mehr in der Lage ist, seine ursprünglichen Kennwerte wieder anzunehmen .

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß auf den Dauermagneten, die die Felderregung des Motors liefern, jeweils eine von dem Ankerstrom durchflossene Wicklung derart angeordnet wird, daß sich das durch diese Wicklungen erzeugte Magnetfeld in Gegenwart von Überströmen des Motors, die sonst eine teilweise oder vollständige Entmagnetisierung der Dauermagnete zur Folge haben würden, zu dem durch die Dauermagnete erzeugten statischen Feld addiert.

Die Hilfswicklungen des Ständers werden so bemessen, daß in Gegenv/art der höchst möglichen Ankerströme das resultierende Magnetfeld in bezug auf die Dauermagnete in jedem Fall niedriger ist als dasjenige, das eine teilweise oder vollständige Entmagnetisierung der Dauermagnete hervorrufen kann.

Fig. 2 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform der Schaltungsanordnung nach der Erfindung. Die an Klemmen A¹, B¹ angelegte Wechselspannung wird mittels einer Grätz-Schaltung gleichgerichtet, die aus Dioden D1, D2 und gesteuerten Halbleitern SCRl, SCR2 gebildet ist, welch letztere durch eine elektronische Steuerschaltung 409824/0281

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EC gesteuert sind. Die Gleichstromausgangssignale der Grätz-Schaltung gehen durch die Wicklungen SI, S2 hindurch, die miteinander und mit der Wicklung des Ankers RW in Reihe geschaltet sind.

Falls aus irgendeinem Grund ein überstrom vorhanden ist, so fließt dieser sowohl durch den Anker wie auch durch· die Wicklungen S1 und S2, die so angeordnet sind, daß sie das durch die Dauermagnete MN, MS des Ständers erzeugte statische Magnetfeld derart verstärken, daß die genannten Entmagnetisierungseffekte verhindert werden.

Bei einem Motor der-'beschriebenen Art ist es immer dann, wenn die Drehrichtung umgekehrt werden soll, erforderlich, die an. die Bürsten des Kollektors des Ankers angelegte Spannung umzupolen, ohne dabei jedoch die Richtung des Stromflusses zwischen den Hilfswicklungen ST, S2 des Ständers umzukehren. "

Aus diesem Grund müssen praktisch vier elektrische Leiter an dem Ausgang des Motors vorhanden und Umschalteinrichtungen für die entsprechende Richtung der Polungen der Feldwicklungen und der Ankerwicklung vorgesehen sein.

Die Fig. 3 und 3a zeigen eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Schutzanordnung nach der' Erfindung für die Felderregungsdauermagnete für einen Gleichstrommotor der betreffenden Art, die in bezug auf die erstgenannte Ausführungsform so abgewandelt ist, daß am Ausgang des Motors keine vier Leiter benötigt werden.

Gemäß Fig. 3 werden als ein Beispiel die'beiden Paare von Dauermagneten N und S betrachtet, die jeweils in zwei Magnete N1, N2 mit Polung "Nord" bzw. zwei Magnete Sl, S2 mit Polung "Süd" unterteilt sind. .

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Der Einfachheit halber wird die Kompensations- bzw. Schutzwicklung nur in bezug auf den in die beiden Pole N1 und. N2 unterteilten Magneten N betrachtet, weil im Fall des zweiten Magneten S dieselben Schlußfolgerungen gelten.

Die durch den Ankerstrom durchflossene Wicklung SS ist in zwei Wicklungen SS1 und SS2 unterteilt, die in entgegengesetzten Richtungen gewickelt sind, so daß ein Strom einer bestimmten Richtung, der die gesamte Wicklung SS durchfließt, einen magnetischen Fluß erzeugt, der sich zu bzw. von dem durch die Dauermagnete Nl bzw. · N2 erzeugten Fluß addiert bzw. subtrahiert. Die Summe bzw. Differenz des magnetischen Flusses ii den Dauermagneten N1 bzw. N2 hängt von der Richtung des elektrischen Stromes ab und die Polung der Wicklungen SS1 und SS2 ist so gewählt, daß sich eine Verstärkung des Flusses ergibt, der durch denjenigen der beiden Dauermagnete erzeugt wird, der einer entmagnetisierenden magnetischen Kraft des Ankers einerseits ausgesetzt ist. Der andere Magnet empfängt zwar einen entmagnetisierenden Fluß, der jedoch durch den Magnetisierungseffekt des Motorankers andererseits kompensiert wird.

Das geht vor sich, wenn die Drehung des Motorankers in einer bestimmten Richtung erfolgt. Bei einer Umpolung des Speisestroms wird die Lage umgekehrt, d.h. der Magnet, der einem verstärkenden magnetischen Fluß ausgesetzt war, ist diesmal einem schwächenden magnetischen Fluß ausgesetzt, kompensiert durch die Auswirkungen des Ankers, und gleichzeitig ist der Magnet, der einem schwächenden magnetischen Fluß ausgesetzt war, nun einem verstärkenden magnetischen Fluß ausgesetzt, der der entmagnetisierenden Wirkung des Ankers entgegenwirkt.

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INSPECTED

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Bezüglich der vorliegenden Erfindung sollte beachtet werden _r daß die betreffenden Hilfsfeldwlcklungen nicht gänzlich in;Lt herkömmlichen ,in Reihe geschaltete Hilfswlcklüngen vasfleiehbar sind _t die manchmal in Gleichstrommotoren, welche statt Dauermagneterregung eine sltx— dere Erregung haben _T vorhanden sind. Gemäß der Erfindung handelt es sich um Wicklungen mit niedrigen Amperewlndungszahlen, die so berechnet sind, daß sie nur unter außergewöhnlichen uberiastbedingungen, die die oben genannten nachteiligen Auswirkungen hervorrufen können, wirksam werden* Während des normalen Motorlaufes ist"die durch die Hilfswicklüngen-gelieferte magnetische Komponente in bezug auf den Betrieb des.Motors praktisch vernachlässigbar '. Außerdem sollte beachtet werden, daß bei der weiteren Ausführungsform der Erfindung eine Anordnung vorhanden ist_f bei welcher nur zwei Ausgangsleiter erforderlich sind, und daß eine Drehrichtungsumkehr mittels einer einfachen Umpolung der Versorgungsspannung vorgenommen werden kann. - . .

Die Erfindung 1st zwar unter Bezugnahme auf ihre gegenwärtig bevorzugten Äusführungsformen beschrieben worden_r im Rahmen der Erfindung bieten islch dem Fachmann jedoch zahlreiche Abwandlungs^ und Verbesserungsmöglichkeiten.

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Claims

Patentansprüche:

( 1.1 Anordnung zum Schützen von Feldmagneten vor Entmagnetisierung für Gleichstrommotoren mit Dauermagneterregung, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen und mindestens eine Hilfsfeldwicklung vorgesehen und so angeordnet sind, daß mindestens auf einem Teil der Polschuhe des Ständers ein magnetisches. Gleichfeld erzeugt wird, welches der durch den Anker erzeugten, entmagnetisierenden magnetomotorischen Kraft entgegenwirkt, und daß die Hilfswicklung mit dem Ankerkreis des Motors in Reihe geschaltet ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe des mit den Dauermagneten verbundenen Ständers jeweils in zwei symmetrische Hälften unterteilt sind, auf welchen jeweils eine Hilfsfeldwicklung derart angeordnet ist, daß sie der durch den Anker erzeugten entmagnetisierenden magnetomotorischen Kraft entgegenwirkt, und daß die Hilfsfeldwicklungen derart angeordnet sind, daß Magnetfelder mit entgegengesetzter Polarität auf jedem Polschuh erzeugt werden, wobei jede Hälfte der Polschuhe das der durch den Anker erzeugten, entmagnetisierenden magnetomotorischen Kraft entgegenwirkende Feld unabhängig von der Drehrichtung des Motors erzeugt, und daß die Hilfsfeldwicklungen mit dem Ankerkreis des Motors in Reihe geschaltet sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsfeldwicklungen so bemessen sind, daß sie nur bei Vorhandensein von überströmen in dem Motor wirksam werden, die groß genug wären, die Dauermagnete zu betätigen.

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ORlQiNAL INSPECTED
4. Verwendung einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 in einem. Gleichstrommotor mit Dauermagneterregung zum Schutz vor Entmagnetisierung infolge von Überströmen.

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