NO884568L - Induksjonsmotor med hastighetsregulering. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en styrbar induksjonsmotor med variabel hastighet, hvor hastighetsstyringen kan skje over et bredt område og hvor man har utmerkede dreiemomenter og virknings-grader .

En induksjonsmotor med kortslutningsrotor er ofte anvendt, fordi den har en enkel konstruktiv utførelse, er billig, er mindre utsatt for skader og dessuten oppviser både bra ytelse og virkningsgrad. En ulempe ved induksjonsmotorer av denne type er at startegenskapene ikke er gode. Det vil si at startmomentet ikke er tilstrekkelig tilfredsstillende, til tross for et høyt strømforbruk ved starten, og at det er vanskelig å oppnå en hastighetsstyring innenfor et bredt område med høy virkningsgrad.

I en induksjonsmotor med viklet rotor, hvor en sekundær resistor er innført mellom børster og sleperinger i rotor-viklingskretsen, kan en kontinuerlig og effektiv hastighets-kontroll oppnås på en forholdsvis enkel måte derved at man endrer motstandsverdiene og derved endrer motorens slipp. I en induksjonsmotor med kortslutningsrotor tillater imidlertid oppbyggingen ingen slik metode, og man benytter derfor metoder som angitt nærmere nedenfor.

En metode går ut på å variere strømf rekvensen. En annen metode går ut på å variere spenningen. Begge disse metoder er lite tilfredsstillende og de har den ulempe at styrevirk-ningen vil være liten ved lave hastighetsområder. Videre krever den førstnevnte metode dyre frekvensomformere som under frekvensomformingen vil gi høy harmonisk støy og andre elektromagnetiske bølger, som, dersom de går i strømledning-ene, vil gi ulike harmoniske støyproblemer, bevirke forstyrr-elser eller feil i regnemaskiner eller andre elektroniske innretninger, oppvarming av kondensatorer etc.

En annen metode for kontinuerlig hastighetsstyring går ut på at to induksjonsmotorkomponenter med samme poler plasseres aksialt side om side. To statorer har primærviklinger som enten ved hjelp av mekaniske eller elektriske midler vil kunne gi en faseforskjell mellom de roterende magnetiske felt som genereres rundt hver av de to rotorkjernene i en enkelt rotor, slik at det oppnås en hastighetsstyring ved å variere faseforskyvningen, hvorved man endrer den kombinerte sekundære spenning, dvs. at man endrer den sekundære strøm som går i rotorens ledende elementer.

Det er også kjente et system hvor flere poltyper er anordnet i statorviklingskrefter i motoren og hastighetsstyringen utføres ved hjelp av en omkopling av polene. Dette system muliggjør en trinnvis eller ikke kontinuerlig hastighetsstyring, men muliggjør ikke en trinnløs og kontinuerlig hastighetsstyring.

Søkeren har innlevert en US-patentsøknad, US serial number 055,147, den 28.mai 1987. Den der beskrevne oppfinnelse vedrører en hastighetsstyrt induksjonsmotor som er kjenne-tegnet ved kombinasjonen av: en rotor utformet i ett stykke og med flere rotorkjerner med mellomliggende luftrom eller et mellomliggende ikke magnetisk kjerneparti, idet kjernene ligger på en felles akse og det på rotorkjernene er montert flere sammenkoplede ledende elementer,

flere statorer som har flere statorkjerner anordnet side om side og rundt de respektive rotorkjerner, med statorviklinger på de respektive statorkjerner, hvilke statorviklinger er tilknyttet eller seriekoplet til strømkilden,

koplingsorganer som kortslutter de ledende elementer ved luftrommet eller den ikke magnetiske kjernedel som er plassert mellom rotorkjernene, og

faseforskyvningsmidler for tilveiebringelse av faseforskjeller mellom de spenninger som induseres i de partier av de ledende elementer som vender mot en av statorene, og de spenninger som induseres i de tilsvarende deler av de ledende elementer som vender mot en annen av statorene.

Den der beskrevne oppfinnelse representerer en hastighets-styrbar induksjonsmotor som sammenlignet med konvensjonelle induksjonsmotorer har overlegne startegenskaper og kan hastighetsstyres på en effektiv måte over et bredt område.

Denne induksjonsmotor er ikke forsynt med midler for detektering av en faseforskjell mellom de roterende magnetfelt som tillveiebringes rundt de respektive rotorkjerner, eller med midler for å tilveiebringe automatisk kompensasjon for derved å oppnå de best mulige faseforskjellverdier basert på de detekterte faseforskjeller. Man har observert at når motoren startes i en tilstand i hvilken faseforskjellen ikke er skikkelig innstilt relativt den gitte belastning, vil starten kunne by på vanskeligheter, og det vil også kunne være vanskelig å oppnå en ønsket rask og jevnhastighetsendr-ing etter at motoren er startet. Hovedhensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en hastighetsregulerbar induksjonsmotor som på en jevn og enkel måte kan hastighetsstyres trinnløst over et bredt område.

Nok en hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe en hastighetsregulerbar induksjonsmotor hvor den faseforskjell som tilveiebringes ved hjelp av en faseforskyvningsanordning automatisk justeres i samsvar med belastningen på motoren, for derved å muliggjøre en Jevn og rask start av motoren.

Nok en hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe en hastighetsregulerbar induksjonsmotor som på en nøyaktig og rask måte kan nå den ønskede innstilte hastighet.

Ifølge oppfinnelsen er det derfor tilveiebragt en hastighetsregulerbar induksjonsmotor som innbefatter: en enhetlig rotor med flere rotorkjerner anordnet med en bestemt innbyrdes avstand på en felles akse og forsynt med flere ledende elementer som er forbundne med hverandre og er montert på rotorkjernene, idet disse ledende elementer er kortsluttet ved hjelp av motstandselementer på et sted mellom rotorkj ernene,

flere statorer anordnet side om side og rundt de respektive rotorkjerner, hvilke statorer er forsynt med respektive statorviklinger,

en faseforskyvningsanordning for tilveiebringelse av faseforskjeller mellom de spenninger som induseres på de deler av de ledende elementer som vender mot en av statorene og de spenninger som induseres på tilsvarende deler av de ledende elementer som vender mot en annen av de nevnte statorer,

en faseforskjell-detekteringsanordning for detektering av faseforskjeller mellom de roterende magnetfelt som tilveiebringes rundt rotorkjernene med statorene ved drift av faseforskyvningsanordningen, en omdreiningstall-detekteringsanordning for detektering av rotorens rotasjonshastighet fra rotorakselen eller rotorkjernen,

en omdreiningstall-innstillingsanordning for innstilling av det ønskede omdrelnlngstall for rotoren,

en styreanordning for levering av styresignaler nødvendig for faseforskyvningsanordningen, basert på de detekterte signaler som mottas fra faseforskyvningsanordningen og fra omdreiningstall-detekteringsanordningen og det ønskede omdrelnlngstall som innstilt ved hjelp av omdreiningstall-innstillingsanordningen, og

en drivanordning for betjening av faseforskyvningsanordningen basert på styresignaler som mottatt fra styreanordningen.

Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser et snitt gjennom en induksjonsmotor

ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 et tverrsnitt av induksjonsmotoren i fig.

1, med en drivanordning og en avfølings-anordning for rotasjonsstillingen,

fig. 3 viser et kopl ingsdlagram hvor en faseforskyver er lagt inn mellom statorviklingene, fig. 4a og 4b er koplingsdiagrammer for statorviklinger i henholdsvis serie- og parallellkopling

relativt strømkilden,

fig. 5 viser typiske moment-hastighetskurver for

motoren ifølge oppfinnelsen,

fig. 6 et blokkskjema for et arrangement ifølge

oppfinnelsen,

fig. 7 viser et tverrsnitt av induksjonsmotoren,

forsynt med en annen detekteringsanordning

for rotasjonsposisjonen,

fig. 8 viser et snitt gjennom induksjonsmotoren,

forsynt med nok en annen detekteringsanordning for rotasjonsposisjonen,

fig. 9 viser et snitt gjennom induksjonsmotoren,

forsynt med en annen type drivanordning og en annen type detekteringsanordning for

rotasjonsposisjonen,

fig. 10 et koplingsdiagram for en trefase-induksjonsmotor, og

fig. 11 viser et blokkdiagram for en styrekrets som

inngår i styreanordningen.

Utførelsesformer av oppfinnelsen er forklart nærmere nedenfor, under henvisning til tegningsfigurene. Selv om forklaringen gis i forbindelse med en trefase-induksjonsmotor, som kan ses på som en typisk flerfase-induksjonsmotor, så tør det være klart at oppfinnelsen også kan realiseres i andre flerfase-induksjonsmotorer. Med hensyn til motortypene så er man ikke begrenset til en vanlig kortslutningstype, som benyttes i den nedenfor gitte beskrivelse, fordi man godt kan benytte en dobbelkortslutningstype, en utførelse med dype spor eller en spesialutførelse. Med uttrykket "ledende elementer" skal i denne beskrivelse menes ledende elementer anordnet i spor i en kortslutningsrotor.

Fig. 1 viser et snitt gjennom en induksjonsmotor 1, og fig. 2 viser et tverrsnitt av motoren. En rotor 2 har en rotoraksel 3 hvorpå det er anordnet rotorkjerner 2A.2B med en bestemt innbyrdes avstand. Mellom rotorkj erne 2A og 2B er det en ikke-magnetisk kjernedel 2C, men istedenfor en slik ikke-magnetisk kjerne, kan det for mindre induksjonsmotorer helt enkelt bare forefinnes et luftrom. I tegningsfigurene er det plassert en ikke-magnetisk kjerne 2C mellom rotorkjernene 2A, 2B. Den ikke-magnetiske kjerne 2C kan være av et varme-motstandsdyktig materiale, såsom asbest og keramer (herunder fajanse, som brikker, og ikke-magnetiske nye keramer). Rotorkjernene 2A.2B bærer flere ledende elementer 5. Disse går gjennom til begge rotorender og danner rotorburet, idet begge ender av de ledende elementer 5 er sammenkoplet med kortslutningsringer 6,7. De ledende elementer 5 er innbyrdes forbundne og kortsluttede ved hjelp av motstandselementer r mellom rotorkjernene 2A og 2B, der hvor den ikke-magnetiske kjerne 2C befinner seg. Motstandselementene r kan være av et materiale med høy motstand, såsom nikromtråd, stål med karboninnhold og ledende keramer. Det er ikke nødvendig at samtlige av de ledende elementer 5 er koplet med motstandselementene. Eksempelvis kan bare annet hvert element være koplet. Eventuelt kan et isolasjonsbelegg være lagt på motstandselementene r.

I rotorkjernene 2A, 2B og i den ikke-magnetiske kjerne 2C er det utformet flere innvendige luftpassasjer 10 som går til begge ender av rotoren 2 og hvorfra det går ut flere radielle luf tpassasjer 11, ut mot rotorens 2 omkrets (se fig. 2). Rotoren 2 er ved sine ender forsynt med kjølevifter 12,13 som blåser luft inn i passasjene 10 når rotoren 2 roterer. På omkretsen til den ikke-magnetiske kjerne 2C er det anordnet flere kjøleskovler 14 anordnet i skovlhjulform og fremstilt av slike ikke-magnetiske materialer som aluminium, rustfritt stål, keramer, harpiks, gummi og glass. Er kjøleskovlene 14 av ledende materiale, så er det ønskelig at deres overflater er belagt med et isolerende materiale.

Rotoren 2 er utformet som en enhet og er dreibart opplagret i begge ender i lagre 17,18 som ligger i lagerhus 15,16,slik at derved rotoren 2 kan dreie seg fritt i maskinhuset 20. Lagerhusene 15,16 er fastgjort til maskinhuset 20, som har sylindrisk form, ved hjelp av bolter og muttere. I lager-hylsene 15,16 er det uttatt flere luftpassasjehull 21.

En første stator 25 med statorviklinger 23 og en andre stator 26 med statorviklinger 24, ligger rundt de respektive rotorkjerner 2A.2B og er anordnet side om side ved innerveggen til maskinhuset 20. For første stator 25 er det anordnet kontaktlagre 27,27 mellom maskinhuset 20 og den første stator 25, og statorens bevegelse mot høyre og venstre begrenses av stoppringer 28,28 i innerveggen i maskinhuset 20. Den første stator 25 er en dreibar stator. Den andre stator 26 er fastgjort til maskinhuset 20 ved hjelp av en fikseringsring 29A. Denne ring har et egnet antall åpninger for gjennomgang av luft. Videre er statoren festet ved hjelp av en fikseringsring 29B. Denne andre stator 26 utgjør en fast stator, som altså hverken kan dreie seg eller bevege seg i aksialretningen.

En liten pulsmotor 30 er montert øverst på maskinhuset 20. På pulsmotorens drivaksel sitter det et drivtannhjul 31. Drivtannhjulet 31 går inn i maskinhuset 20 gjennom en åpning deri og har inngrep med et tannhjul 32 som er festet rundt den første stator 25, som er den dreibare stator. Den første stator 25 kan rotere om rotoraksen i samsvar med en påvirkning fra en drivmekanisme 50 hvis hovedkomponent nettopp er den nevnte lille pulsmotor 30. Som følge av den relative rotasjonsforskjell som tilveiebringes mot den andre stator 26 ved en slik mekanisk rotasjon av den første stator 25, tilveiebringes det en faseforskjell mellom de roterende magnetfelt som oppstår rundt de respektive rotorkjerner 2A.2B. Dette betyr at den første stator 25, som er den roterbare stator, sammen med den andre stator 26, som er den faste stator, utgjør en faseforskyvningsanordning 60 som er mekanisk i sin oppbygging. Styringen av den mekaniske dreiebevegelse for den første stator 25, dvs. styringen av faseforskjellen mellom de roterende magnetfelt rundt de respektive rotorkjerner 2A.2B, gjennomføres ved at pulsmotoren 30 kan sjaltes til rotasjon med eller mot urviseren. Drivkilden til drivmekanismen 50 er naturligvis ikke begrenset til en slik pulsmotor 30. Man kan benytte en hver annen egnet servomekanisme, eksempelvis pneumatiske eller hydrauliske sylindre. Det arrangement som er vist på tegningen er et hvor den ene stator, dvs. her den første stator 25, dreies i forhold til den andre stator 26. Man kan naturligvis utføre systemet slik at både første stator 25 såvel som andre stator 25 roterer 1 samme retning, men med ulike rotasjonshastigheter, eller at de to statorer roterer i hver sin retning.

I utførelseseksempelet er faseforskyvningsanordningen 60 et mekanisk arrangement, som beskrevet ovenfor, men man kan naturligvis også benytte elektriske midler. Således kan man eksempelvis benytte et system som sjalter forbindelsene til statorviklingene 23,24 ved starten eller under drift av motoren, eller man kan mellom statorviklingene 23 og statorviklingene 24 legge inn en faseforskyver 33 av induksjonstypen, som vist i fig. 3. Det er også mulig å bruke en kombinasjon av et mekanisk og et elektrisk arrangement for faseforskyvningsanordningen.

For koplingen av statorviklingene 23,24 til trefasenettet kan man benytte to metoder, idet man enten kan seriekople viklingene, som vist i fig. 4a, eller man kan parallellkople dem, som vist i fig. 4b. Førstnevnte metode er ovenlegen i mange henseende, men sistnevnte vil være anvendbar for visse formål. Fig. 5 viser typiske moment-hastighetskurver med statorviklingene 23,24 på de første og andre statorer 24,26 seriekoplet med trefasenettet, som vist i fig. 4a.

Av fig. 5 ser man at dersom den last som skal ligge på motorens rotoraksel 3 representeres av linjen A, så må faseforskjellen mellom de roterende magnetfelt ligge i området 30° til 90° ved drift av faseforskyvningsanordningen 60. I de foran beskrevne konvensjonelle motorer har det vært nødvendig å innstille eller bekrefte faseforskjellen ved hjelp av manuell operasjon før start av motorene. I motoren ifølge foreliggende oppfinnelse benyttes et arrangement for innstilling og justering av faseforskjellen på en effektiv, rask og automatisk måte, slik at det blir mulig å starte motoren under dens beste startmoment.

Fig. 6 viser et blokkdiagram for et arrangement ifølge oppfinnelsen. Til inngangssiden I en styreanordning 70 er det knyttet en omdreiningstall-detekteringsanordning 91 som detekterer det virkelige omdreiningsantall for rotoren 2. Videre er det tilknyttet en faseforskjell-detekteringsanordning 92 som detekterer en faseforskjell mellom de roterende magnetfelt som oppstår mellom rotorkjernene 2A,2B ved påvirkning med faseforskyvningsanordningen 60. Videre ser man at det er tilknyttet et tangentbord 93, en omdrelningstall-innstillingsanordning 94 for innstilling av den ønskede endelige rotasjonshastighet, samt en startsjalteanordning 95 som gir startinstruksjoner til motoren. Til styreanordningens utgangsside er det knyttet en drivanordning 50 som driver faseforskyvningsanordningen 60, en fremvisingsanordning 92 og en solenoid 54, som stopper rotasjonen til statoren 25 når faseforskyvningsanordningen 60 er av den mekaniske type. Styreanordningen 70 innbefatter en inngang-utgang-styrekrets 72, en sentral prosesseringskrets 74 og hukommelseskretser 76,77. Hukommelseskretsene 76,77 mottar informasjon fra tangentbordet 93 og memoriserer Informasjon vedrørende den mekaniske dreievinkel for statoren 25 i forhold til den faste stator 26, i samsvar med den elektriske faseforskjellesvinkel på 0-180°, omdreiningstallet for rotoren 2 i samsvar med den elektriske faseforskjellvinkel på 0-180° , samt flere innstillingsverdier for start, i samsvar med flere belast- ninger som ligger på motorens rotoraksel 3. Omdreiningstall-detekteringsanordningen 91 kan eksempelvis være en tako-generator 35 som er tilknyttet rotorakselen 3 som vist i fig. 1, men man er ikke bundet til bruk av en slik generator, idet man også kan benytte andre ikke-kontakttype-hastighetsmålere, eksempelvis en strobo-måler eller en måler av den fotoelek-triske type, i forbindelse med rotorkjernene 2A,2B, den ikke-magnetiske kjerne 2C, de ledende elementer 5 etc. Det virkelige omdrelnlngstall som detekteres av anordningen 91, fremkommer i hastighetsindikatoren 97. Faseforskjell-detekteringsanordningen 92 kan utelates dersom faseforskyvningsanordningen 60 er elektrisk, på samme måte som en faseforskyver 33, fordi den tilveiebragte faseforskjell kan gå direkte til styreanordningen 70.

Stator 26, og faseforskjellen som skal detekteres, kan detekteres som den mekaniske rotasjonsforskjell.

Fig. 2 viser et første eksempel på en faseforskjell-detekteringsanordning 92, dvs. en detekteringsanordning 92A for rotasjonsposisjonen. På innerveggen i maskinhuset 20 er det en ikke-magnetisk plate 100. Denne plate 100 bærer på eller i seg flere magnetiske biter 101A-F. Disse har ulike diametre og er anordnet i diameterrekkefølge. En magnetisk føler 102 for detektering av magnetkraften er anordnet på ytteromkrets-en til den roterbare stator 25, i tilslutning til de magnetiske biter 101. Den magnetiske føler eller sensor 102 sender signaler til styreanordningen 70. Disse signaler er informasjon om forskjeller i de detekterte verdier, i samsvar med forskjellene mellom diameterne til de magnetiske biter 101A-F, og som samsvarer med de relative rotasjonsforskjeller mellom første og andre stator 25,26, dvs. de faseforskjeller (0°, 30", 60", 90", 120", 150, 180") som foreligger mellom de respektive roterende magnetfelt som tilveiebringes av første og andre statorer 25,26 rundt rotoren 2. Den magnetiske sensor 102 vil således sammen med de magnetiske biter 101A-F utgjøre en faseforskjell-detekterlngsanordning, dvs. en detekteringsanordning 92A for rotasjonsposisjonen. Man kan også utføre utførelsen omvendt, dvs. at den magnetiske senstor 102 anordnes på maskinhuset 20 mens de magnetiske biter 101A-F anordnes på den første stator 25. Fig. 7 viser et andre eksempel på en detekteringsanordning 92B for rotasjonsposisjonen. Den første stator 25 har på sin endevegg en buet plate 106 forsynt med flere detekteringshull 105A-M. Hulldiameterne er ulike og maskinhuset 20 har på sin innervegg en fotosensor 108 som ved hjelp av en brakett 107 er festet i en stilling overfor detekteringshullene 105. Et lysemmiterende element 109 er plassert i en stilling overfor fotosensoren 108 og bak platen 106. Fotosensoren 108 vil til styreanordningen 70 sende signaler med informasjon om forskjeller med hensyn til diameterne til hullene 105, idet disse forskjeller samsvarer med de relative rotasjonsforskjeller mellom første og andre stator 25,26, dvs. de faseforskjeller som foreligger mellom de respektive roterende magnetfelt som tilveiebringes rundt rotoren 2 med første og andre stator 25,26. Fig. 8 viser en tredje mulig utførelse av faseforskjell-detekteringsanordningen 92, dvs. en detekteringsanordning 92C for en rotasjonsposisjon. Den første stator 25 har på sin omkretsveggen detekteringsplate 110. Denne plate er avlang. Maskinhuset 20 bærer på sin innervegg flere grensebrytere 110A-G. Når den første stator 25 roterer vil de bevegelige deler av grensebryterne få kontakt med detekteringsplaten 110 slik at man derved kan detektere de relevante faseforskjeller .

I fig. 2, 7 og 8 viser henvisningstallet 54 til en solenold som er anordnet i maskinhuset 20. Når solenoiden 54 mottar strøm vil samvirket mellom en utragende del av solenoiden 54 og tannhjulet 32, som er montert på den første stator 25, frigjøres. Derved bringes den første stator 25 til en roterbar tilstand. Normalt, når solenoiden 54 er strømløs, vil solenoidens utragende del ha samvirke med tannhjulet 32 og derved hindre den første stator 25 i å rotere.

Fig. 9 viser et fjerde eksempel på en faseforskjell-detekteringsanordning 92, dvs. en detekteringsanordning 92D for rotasjonsposisjonen. Den første stator 25 bærer et snekkehjul 115 som har inngrep med en snekkskrue 118 gjennom en åpning 116 i maskinhusets 20 bunnparti. Den ene enden av snekkskruen 118 er tilknyttet akselen til en liten pulsmotor 120 montert på utsiden av maskinhuset 20, mens den andre enden av snekkeskruen er tilknyttet en roterende innkoder (potensiometer) 122. Den roterende innkoder 122 gir signaler i samsvar med rotasjonsforskjellen mellom første og andre stator 25,26, og denne rotasjonsforskjell er representativ for faseforskjellen melklom de respektive roterende magnetfelt som tilveiebringes rundt rotoren 2 med første og andre stator 25,26. Dette arrangement er bedre enn de foran beskrevne. Fordi den første stator 25 og pulsmotoren 120 er forbundne med hverandre via snekkehjulet 115 og snekkeskruen 118, kreves det ingen ekstra eller separte midler (såsom solenoiden 54) for å bringe den første stator 25 til den fastholdte eller fikserte stilling når statoren 25 har stoppet. Fordi den roterende innkoder 122 (potensiometer) benyttes, kan faseforskjellene detekteres trinnløst.

Nedenfor skal driften av den nye induksjonsmotor forklares nærmere. Motoren har en detekteringsanordning 92A, som vist i fig. 2. Fra tangentbordet 93 kommer det instruksjoner om start. Først blir da den dreibare stator 25 rotasjonsstilling detektert ved hjelp av detekteringsanordningen 92A, og denne detekterte verdi sendes så til styreanordningen 70. Samtidig fremkommer den på fremvisingsanordningen 52. Når den innstilte verdi for start som svarer til den belastning som ligger på rotorakselen 3, går til styreanordningen 70 via tangentbordet 93, vil styreanordningen 70 basert på den detekterte verdi fra detekteringsanordningen 92A og den Innstilte verdi for start bestemme hvorvidt det er nødvendig å betjene faseforskyvningsanordningen 60. Dersom det fastslås at så er tilfelle, så vil styreanordningen 70 sette strøm på solenoidenn 54. Derved frigjøres statoren 25 slik at den kan rotere. Samtidig bringes pulsmotoren 30 til å rotere statoren 25 i nødvendig grad. Når detekteringsanordningen 92A detekterer den tilstand i hvilken statoren 25 har dreiet seg i nødvendig grad og har nådd den ønskede startposisjon i samsvar med den last som ligger på rotorakselen, stoppes pulsmotoren 30 automatisk og det samme gjelder for strømtil-førselen til solenoiden 54. På fremvisningsanordningen 52 vil det nå vises at de nødvendige tiltak for start av motoren er foretatt.

Det ønskede omdrelnlngstall gis til styreanordningen 70 med omdreiningstall-lnnstillingsanordningen 94. Styreanordningen 70 beregner den rotasjonsgrad som er nødvendig for statoren 25 for det innstilte omdrelnlngstall etter start av motoren. Startbryteren 95 slås på og motoren vil starte jevnt med det beste og mest egende startmoment i tilpassing til belastningen. Etter at motoren er startet tilføres solenoiden 54 strøm og pulsmotoren 30 settes i gang etter mottak av styresignaler fra styreanordningen 70. Det skjer nå en rask hastighetsstyring opp til det innstilte omdrelnlngstall. Så snart omdreiningstall-detekteringsanordningen 91 detekterer at rotoren har nådd det innstilte omdrelnlngstall vil driften av pulsmotoren 30 og solenoiden 54 stoppes på ordre fra styreanordningen 70.

Under drift, når et nytt ønsket omdrelnlngstall går til styreanordningen 70 via omdreiningstall-innstillingsanordningen 94, vil styreanordningen 70 beregne den rotasjonsverdi som er nødvendig for oppnåelse av den rotasjonsposisjon som svarer til det nye innstilte omdrelnlngstall, og, basert på den beregnede verdi, pulsmotoren 30 roteres da i den ene eller andre retning for derved å endre hastigheten. Under hastighetsreguleringen holdes solenoiden 54 i strømtilstand ved hjelp av styreanordningen 70. Så snart detekteringsanord ningen 91 detekterer at rotorens omdrelnlngstall tilsvarer det nye innstilte omdrelnlngstall, vil pulsmotoren 30 og solenoiden 54 kuttes ut i samvar med styresignaler fra styreanordningen 70.

Med foreliggende oppfinnelse er det således mulig på en rask, jevn og automatisk måte å styre motoren i fra start og opp til ønsket omdrelnlngstall, idet man også kan foreta ønskede hastighetsendringer mens motoren går. Fig. 10 og 11 viser et eksempel på en styrekrets 150 i styreanordningen 70 som gjør det mulig å nå et innstilt omdrelnlngstall på en nøyaktig og rask måte. Ved å benytte styrekretsen 150 blir det mulig å nå det ønskede omdrelnlngstall på en rask måte selv når forskjellen mellom det Innstilte omdrelnlngstall og det virkelige omdrelnlngstall er stor. Man unngår på en effektiv måte såkalt jaging, og det område hvor hastighetsstyring ikke er mulig, snevres kraftig inn. Fig. 10 viser bruk av en liten kommersiell trefase-induksjonsmotor 30' som strømkilde for en drivanordning 50. Motoren er knyttet til strømkilden som en enfase-kopling og på en måte som muliggjør en reverserende rotasjon av motoren. Relébryteren RL1 er lukket under hastighetsendring og er åpen når induksjonsmotorens 1 omdrelnlngstall har nådd det endelige omdrelnlngstall. Relébryterne RL2 og RL3 er beregnet for bestemmelse av rotasjonsretningen og den ene eller den andre bryter vil være lukket under hastighetsreguleringen. En kapasitans C er en kapasitans beregnet for tilveiebringelse av roterende magnetfelt i enfase-koplIngen.

Nedenfor skal det gis en beskrivelse av en styrekrets 150 for styringen av en liten motor 15 ved hjelp av drivanordningen 50. Det vises til blokkdiagrammet i fig. 11. Henvisningstallet 151 er en omformer som omformer signalene fra omdreiningstall-detekteringsanordningen 91 til spenning. Det kan eksempelvis dreie seg om en omformer av frekvens-spenningstypen. Henvisningstallet 152 er en differensial-forsterker som mottar 1ikestrømspenning fra omformeren 151 og fra innstillingsanordningen 94 og sender ut de resulterende differensialverdier. Signalene fra forsterkeren 152 går til en polaritet-detektor 153 for bestemmelse av rotasjonsretningen til den lille motoren 30', og går også til en absoluttverdi-forsterker 154, hvor absoluttverdiene til differensialverdiene forsterkes. Signalene fra forsterkeren 154 går til en komparator 156 hvor de ikke-styrbare område-verdier innstilles ved hjelp av en innstiller 155 som en referanseverdi. Signalene går også til en spenning-pulsom-former 158 via en proporsjonal konstantkontroller (lineær kontroller) 157. Spenning-pulsomformeren 148 omformer spenning til pulssignaler i samsvar med signaler fra en tidsignalgenerator 160. Releet RL1 åpnes eller lukkes i samsvar med signalene fra komparatoren 156. Pulssignalene fra omformeren 158 går til en av og-portene 159A, 159B. Og-porten 159A mottar dessuten et signal fra polar-detekteringsanordningen 153, mens og-porten 159B får signal fra polar-detekteringsanordningen 153 via en innvertor 161, slik at derved signalene fra spenning-pulsomformeren 158 kan bevirke at relé bryterne RL2 og RL3 åpnes og lukkes selektivt.

Styrekretsen 150 virker på følgende måte. Når induksjonsmotoren 1 går med det omdrelnlngstall som er innstilt av innstillingsanordningen 94, vil de to spenninger som leveres til differensialforsterkeren 152 være like. Det går derfor intet signal fra forsterkeren 152. Spenningsinngangen til komparatoren 156 gjennom absoluttverdi-forsterkeren 154 er null. Som følge herav vil relébryteren RL1 være åpen og motoren 30' går ikke. Dersom et nytt ønsket omdrelnlngstall innstilles med innstillingsanordningen 94 mens induksjonsmotoren 1 går, vil differensialforsterkeren 152 gi en differensialverdi for de to inngående spenninger. Polariteten til differensialverdien, dvs. hvorvidt motoren 30' skal rotere den ene eller andre vei, bestemmes av polar-detekter ingsanordningen 153. Den absolutte verdi for differensialverdien går til komparatoren 156 etter forsterkning i absoluttverdi-forsterkeren 154. Komparatoren 156 bevirker lukking av relébryteren RL1 og den lille motoren 30' vil rotere. Den med absoluttverdi-forsterkeren 154 forsterkede differensialverdi går til spenning-pulsomformeren 158 etter at spenningsjusteringen er foretatt, basert på den Innstilte verdi fra kontrolleren 157. Spenning-pulsomformeren 148 leverer pulser hvis pulsintervaller eller sykler vil variere i avhengighet av den inngående spenning. Disse pulsene går til og-portene 159A.159B i samsvar med signalene fra generatoren 160. En av og-portene 159A, 159B åpnes i samsvar med et signal fra polar-detekteringsanordningen 153 og pulsen fra omformeren 158 vil derfor selektivt lukke enten relébryteren RL2 eller relébryteren RL3. Når forskjellen mellom omdreiningstallet innstilt med innstillingsanordningen 94 og det virkelige omdrelnlngstall, som detektert av detekteringsanordningen 91, er stor vil også spenningen på omformeren 158 gjennom differensialforsterkeren 152, absoluttverdi-forsterkeren 154 og kontrolleren 157 også bli høy, slik at pulsutgangen derfra får høy frekvens i forhold til den inngående spenningsverdi. Også syklusforholdet blir høyt, og det betyr at den lille motoren 30' arbeider nesten kontinuerlig. Er derimot forskjellen mellom det innstilte omdrelnlngstall og det virkelige omdrelnlngstall liten, så vil spenningen på omformeren 158 også bli liten, slik at pulsutgangen derfra får lav frekvens i forhold til den inngående spenningsverdi, og også lavt syklusforhold. Den lille motoren 30' arbeider derfor så godt som intermitterende.

Videre, selv innenfor området for intermitterende drift, vil intervallene for intermitterende operasjoner kunne reduseres, når forskjellen mellom omdreiningstallet som innstilles med anordningen 94 og det virkelige omdrelnlngstall som detektert med anordningen 91 er lite, dvs. at den tid under hvilken strøm tilføres motoren 30' kan avkortes, slik at hastighetsstyringen kan bedres.

I det ovenfor gitte eksempel er arrangementet slik at trefase-induksjonsmotoren ble benyttet som den lille motor 30' for drivanordningen 50 og denne motor arbeider med enfase. Motoren for drivanordningen er naturligvis ikke begrenset til denne type motor. Man kan benytte en hvilken som helst annen egnet motor, under hensyntagen til den ønskede hastighetsregulering eller den ønskede nøyaktighet for motoren. Således kan man benytte en 1 ikestrøm-motor som er meget effektiv med hensyn på reaksjonshastighet, og en trinnmotor eller en servomotor. De sistnevnte kan vise seg å være mer effektive enn en likestrøm-motor med hensyn til muligheten for oppnåelse av små rotasjonsbevegelser.

Claims (11)

1. Hastighetsregulerbar reduksjonsmotor, karakterisert ved at den innbefatter: en enhetlig rotor (2) med flere rotorkjerner (2A.2B) anordnet med en bestemt innbyrdes avstand på en felles akse (3) og med flere ledende elementer (5) som er innbyrdes forbundne og er plassert på de respektive rotorkjerner, idet de ledende elementer (5) er kortsluttet ved hjelp av motstandselementer (r) på et sted mellom rotorkjernene, flere statorer (25,26) anordnet side om side og rundt de respektive rotorkjerner (2A,2B), hvilke statorer har statorviklinger (23,24), en faseforskyvningsanordning (60) for tilveiebringelse av faseforskjeller mellom de spenninger som induseres i de deler av de ledende elementer (5) som vender mot en av statorene (25) og de spenninger som induseres i de tilsvarende deler av de ledende elementer (5) som vender mot en annen av de nevnte statorer (26), en faseforskjell-detekteringsanordning (92) for detektering av faseforskjeller mellom de roterende magnetfelt som tilveiebringes rundt rotorkjernene (2A.2B) med statorene (25,26) ved påvirkning med faseforskyvningsanordningen (60), en omdreiningstall-detekteringsanordning (91) for detektering av rotorens rotasjonshastighet fra rotorens aksel eller fra rotorkj ernen, en omdreiningstall-innstillingsanordning (94) for innstilling av ønsket omdrelnlngstall for rotoren, en styreanordning (70) for levering av styresignaler med en styreverdi som nødvendig for faseforskyvningsanordningen ut i fra detekterte signaler mottatt fra fase forskyvnings-anordningen, omdreiningstall-detekteringsanordningen og omdreiningstall-innstillingsanordningen, og en drivanordning (30) for drift av faseforskyvningsanordningen (60) ut fra styresignaler som mottatt fra styreanordningen (70).

2. Induksjonsmotor ifølge krav 1, karakterisert ved at faseforskyvningsanordningen (60) er mekanisk utført i forbindelse med en av statorene (25), som er en roterbar stator og kan roteres i forhold til den andre faste stator (26) ved hjelp av drivanordningen (30).

3. Induksjonsmotor ifølge krav 2, karakterisert ved at drivanordningen innbefatter en pulsmotor (30) og en girmekanisme (31,32) hvormed den roterbare stator (25) kan dreies i forhold til den faste stator (26).

4. Induksjonsmotor ifølge krav 3, karakterisert ved at girmekanismen innbefatter en snekkeskrue (118) hvos aksel er tilknyttet pulsmotoren (130), og et snekkehjul (115) som er montert på denroterbare stator (25).

5. Induksjonsmotor ifølge krav 2, karakterisert ved at faseforskjell-detekteringsanordningen (92) innbefatter en detekteringsanordning for rotasjonsposisjonen som direkte detekterer den relative rotasjonsforskjell mellom den roterbare stator og den faste stator som faseforskjell.

6. Induksjonsmotor ifølge krav 5, karakterisert ved at detekteringsanordningen (92) for rotasjonsposisjonen innbefatter flere magnetiske biter (101A-F) med respektive ulike diametre, og en enkeltmagnetisk sensor (102) eller flere magnetiske sensorer.

7. Induksjonsmotor ifølge krav 5, karakterisert ved at detekteringsanordningen for rotasjonsposisjonen innbefatter en enkelt detekteringsplate (110) og flere grensebrytere (110A-G).

8. Induksjonsmotor ifølge krav 5, karakterisert ved at detekteringsanordningen for rotasjonsposisjonen innbefatter en buet plate (106) med flere deteksjonshull (105A-M) med innbyrdes ulike diametre, og et lysemmiterende element (109) samt en fotosensor (108), med den buede plate anordnet mellom det lysemmiterende element og fotosensoren.

9. Induksjonsmotor ifølge krav 4, karakterisert ved at detekteringsanordningen for rotasjonsposisjonen innbefatter en roterende innkoder (122) tilknyttet akselen til snekkskruen (118).

10. Induksjonsmotor ifølge krav 1, karakterisert ved at styreanordningen (70) har en utgang tilknyttet drivanordningen (30) for sending av en serie av styresignal til denne, basert på de absolutte forskjellsverdier mellom omdrelnlngstall som detektert med omdreiningstall-detekteringsanordningen og omdrelnlngstall som innstilt med omdreiningstall-innstillingsanordningen, og som bevirker at faseforskyvningsanordningen kan arbeide raskere når de nevnte absoluttverdier er store og kan arbeide langsommere når de nevnte absoluttverdier er små.

11. Induksjonsmotor ifølge krav 1, karakterisert ved at styreanordningen (70) har en utgang for til drivanordningen (30) å sende en serie av styresignaler basert på absoluttverdiene til forskjellene mellom omdrelnlngstall som detektert med omdreiningstall-detekteringsanordningen og det ønskede omdrelnlngstall som innstilt med omdreiningstall-innstillingsanordningen, og som bevirker at faseforskyv ningsanordningen kan arbeide kontinuerlig når de nevnte absoluttverdier er store og kan arbeide intermitterende når de nevnte absolutte verdier er små.