[go: up one dir, main page]

DE102004056688A1 - Verfahren zur Generierung von Bewegungsabläufen von Stellelementen mittels eines permanenterregten Drehstrohm-Synchronmotors - Google Patents

Verfahren zur Generierung von Bewegungsabläufen von Stellelementen mittels eines permanenterregten Drehstrohm-Synchronmotors Download PDF

Info

Publication number
DE102004056688A1
DE102004056688A1 DE102004056688A DE102004056688A DE102004056688A1 DE 102004056688 A1 DE102004056688 A1 DE 102004056688A1 DE 102004056688 A DE102004056688 A DE 102004056688A DE 102004056688 A DE102004056688 A DE 102004056688A DE 102004056688 A1 DE102004056688 A1 DE 102004056688A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
synchronous motor
phase synchronous
phase
speed
amplifier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102004056688A
Other languages
English (en)
Inventor
Thomas Vetter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aradex AG
Original Assignee
Aradex AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aradex AG filed Critical Aradex AG
Priority to DE102004056688A priority Critical patent/DE102004056688A1/de
Priority to AT0162705A priority patent/AT505573A2/de
Publication of DE102004056688A1 publication Critical patent/DE102004056688A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/06Arrangements for speed regulation of a single motor wherein the motor speed is measured and compared with a given physical value so as to adjust the motor speed
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/30Direct torque control [DTC] or field acceleration method [FAM]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Generierung von Bewegungsabläufen von Stellelementen mittels eines permanenterregten Drehstrom-Synchronmotors (1). Die Bewegungsabläufe sind derart ausgebildet, dass die Zeitpunkte des maximalen Drehmoments des Drehstrom-Synchronmotors (1) nicht mit den Zeitpunkten der maximalen Drehzahl des Drehstrom-Synchronmotors (1) zusammenfallen. Zur Erzielung der maximalen Drehzahlen in dem Drehstrom-Synchronmotor (1) wird eine Drehzahlüberhöhung mit dadurch bedingter Drehmomentreduzierung durchgeführt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Permanenterregte Drehstrom-Synchronmotoren werden in vielfältigen industriellen Anlagen und Maschinen eingesetzt um bestimmte Bewegungsabläufe von Stellelementen zu generieren, mittels derer allgemein Arbeits-, Transport-, Fördervorgänge und dergleichen durchführbar sind.
  • Insbesondere können mit permanenterregten Drehstrom-Synchronmotoren hoch dynamische Bewegungsabläufe, wie zum Beispiel intermittierende Bewegungen von Stellelementen generiert werden. Derartige intermittierende Bewegungen treten beispielsweise bei Teilapparaten, Biegeautomaten, Werkzeugmaschinen oder Pressesystemen auf.
  • Die permanenterregten Drehstrom-Synchronmotoren können dabei generell als rotative Antriebe mit einem Rotor und Stator ausgebildet sein. Alternativ können diese auch als Linearmotoren mit Primär- und Sekundärteilen ausgebildet sein.
  • Ein wesentlicher Kostenfaktor bei derartigen Systemen ist der Strombedarf der Drehstrom-Synchronmotoren, insbesondere die erforderlichen Spitzenströme zur Generierung der erforderlichen maximalen Drehmomente. Je größer die erforderlichen Spitzenströme sind, desto größer sind die Zuleitungen für das Antriebssystem auszulegen und desto größer sind die Leistungselemente der Verstärker für die Antriebe sowie deren Kühlung auszulegen.
  • Bei entsprechend hohen Anforderungen für die einzelnen Anwendungen stellt die geeignete Auslegung der Antriebssysteme einen erheblichen Kostenaufwand dar.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit welchem bei möglichst geringem Kostenaufwand vorgegebene, insbesondere dynamische Bewegungsabläufe mittels permanenterregter Drehstrom-Synchronmotoren generiert werden können.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Generierung von Bewegungsabläufen von Stellelementen mittels eines permanenterregten Drehstrom-Synchronmotors, wobei die Bewegungsabläufe derart ausgebildet sind, dass die Zeitpunkte des maximalen Drehmoments des Drehstrom-Synchronmotors nicht mit den Zeitpunkten der maximalen Drehzahl des Drehstrom-Synchronmotors zusammenfallen. Zur Erzielung der maximalen Drehzahlen in dem Drehstrom-Synchronmotor wird eine Drehzahlüberhöhung mit dadurch bedingter Drehmomentreduzierung durchgeführt.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Betrieb des permanenterregten Drehstrom-Synchronmotors durch Anpassung an den zeitlichen Verlauf der Bewegungsabläufe optimiert. Dabei wird der Umstand ausgenutzt, dass bei den Bewegungsabläufen die Zeitpunkte des maximalen Drehmoments und der maximalen Drehzahl des Drehstrom-Synchronmotors nicht zusammenfallen. Ursache hierfür können interne Reibungseffekte oder die kinematischen Verhältnisse der Bewegungen der Stellelemente sein. Insbesondere handelt es sich bei den Bewegungsabläufen um dynamische Prozesse wie zum Beispiel intermittierende Bewegungen.
  • Bei diesen Bewegungsabläufen können insbesondere Beschleunigungsprofile des Drehstrom-Synchronmotors in Form von Sinoiden oder Polynomen vorgegeben sein. Dabei sind die Maxima der Beschleunigungen und damit Maxima des Drehmoments des Drehstrom-Synchronmotors zeitlich versetzt zu den maximalen Geschwindigkeiten und damit den maximalen Drehzahlen der Drehstrom-Synchronmotoren.
  • Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in den Bereichen maximaler Drehzahl der Drehstrom-Synchronmotoren mit oberhalb der Nenndrehzahl liegenden überhöhten Drehzahlen betrieben. Die dadurch bedingte Drehmomentreduzierung des Drehstrom-Synchronmotors ist unkritisch, da in diesen Bereichen ein signifikant unterhalb des maximalen Drehmoments liegendes Drehmoment des Drehstrom-Synchronmotors benötigt wird.
  • Im Vergleich zu einer Wicklungsvariante des Drehstrom-Synchronmotors, mit welcher bei Nenndrehzahl die maximalen Drehzahlen für den Bewegungsablauf erzielt werden, steht bei dem mit der Drehzahlüberhöhung beschriebenen Drehstrom-Synchronmotor in den Bereichen maximaler Beschleunigungen innerhalb des Bewegungsablaufs bei gleichem angenommenen Strom aus den Antriebsverstärkern ein erheblich größeres Drehmoment zur Verfügung, welches ausreichend ist um den Drehmomentverlauf aus dem Beschleunigungsprofil zu decken. Gegenüber der genannten Wicklungsvariante sind somit bei dem gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren betriebenen Drehstrom-Synchronmotor die Stromspitzenwerte zur Erzielung der maximal benötigten Drehmomentwerte reduziert. Damit können die Zuleitungen des Antriebssystems sowie die Leistungselemente elektronischer Schaltungen, insbesondere der dem Drehstrom-Synchronmotor zugeordneten Verstärker, erheblich kleiner und damit kostengünstiger ausgelegt werden.
  • Generell wird durch die erfindungsgemäße Drehzahlüberhöhung des Drehstrom-Synchronmotors eine optimale Anpassung an den jeweiligen Bewegungsablauf derart erzielt, dass die maximale Drehzahl des Drehstrom- Synchronmotors in den Scheitelpunkten der Geschwindigkeiten des Bewegungsablaufs zur Verfügung gestellt wird und das maximale Drehmoment des Drehstrom-Synchronmotors in den Scheitelpunkten der Beschleunigungen des Bewegungsablaufs zur Verfügung gestellt werden. Dadurch können die benötigten Spitzenstromwerte für den Drehstrom-Synchronmotor minimiert werden, wodurch eine entsprechend kostengünstige Auslegung des Drehstrom-Synchronmotors realisiert werden kann.
  • Zur Durchführung der erfindungsgemäßen Drehzahlüberhöhung des Drehstrom-Synchronmotors kann die Form oder insbesondere die Phase des Drehstromfeldes in geeigneter Weise geändert werden. Bei Drehstrom-Synchronmotor beträgt der Phasenwinkel zwischen dem Drehstromfeld und dem Permanentmagnetfeld des Drehstrom-Synchronmotors im gesamten Drehzahlbereich typisch 90°, da sich hierbei das maximale Drehmoment des Motors einstellt. Insbesondere mittels eines Verstärkers des Drehstrom-Synchronmotors kann diese Phasendifferenz zur Durchführung der Drehzahlüberhöhung geändert werden. Die Drehzahlüberhöhung erfolgt fliegend und stufenlos, indem diese durch Änderung der Phasenverschiebung vor Erreichen der Nenndrehzahl des Drehstrom-Synchronmotors eingeleitet wird. Die Änderung der Phasenverschiebung im Verstärker erfolgt dabei vorzugsweise in Abhängigkeit von Steuerbefehlen, die an einer Steuereinheit zur Steuerung des Drehstrom-Synchronmotors eingelesen werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist generell für permanenterregte Drehstrom-Synchronmotoren einsetzbar, wobei diese als rotative Antriebe oder als Linearmotoren ausgebildet und insbesondere als sogenannte Torquemotoren sein können.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders für dynamische Bewegungsabläufe wie zum Beispiel intermittierende Bewegungen.
  • Bevorzugte Einsatzgetriebe des erfindungsgemäßen Verfahrens sind daher Anwendungsgebiete, bei welchen derartige dynamische Bewegungsabläufe auftreten. Beispiele hierfür sind Teilapparate, Federwindemaschinen, Biegeautomaten, Werkzeugmaschinen und Stanz-Nippel-Maschinen. Weiterhin kann das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft bei Pick- and Place-Maschinen eingesetzt werden. Hierzu gehören neben Leiterplattenbestückungsautomaten auch Anlagen zum Bonden von Schaltungselementen in elektronischen Schaltungen.
  • Des Weiteren kann das erfindungsgemäße Verfahren bei der Steuerung von Bewegungsabläufen in Pressensystemen eingesetzt werden. Hierzu gehören die Steuerung von Walzenvorschüben oder Transportbewegungen von NC-Transfersystemen.
  • Schließlich können die Stellelemente, deren Bewegungsabläufe gesteuert werden, von Taktwalzen in Folienprägemaschinen oder so genannten fliegenden Messern in Schneideeinrichtungen gebildet sein.
  • Die Erfindung wird im Nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
  • 1: Blockschaltbild einer Antriebseinheit mit einem permanenterregten Drehstrom-Synchronmotor zur Generierung eines Bewegungsablaufs für ein Stellelement.
  • 2: Zeitlicher Verlauf der Beschleunigung, Geschwindigkeit und Position des Drehstrom-Synchronmotors gemäß 1.
  • 3: Verlauf des Drehmoments eines permanenterregten Drehstrom-Synchronmotors in Abhängigkeit der Drehzahl bei konstantem Strom für unterschiedliche Wicklungsversionen.
  • 1 zeigt schematisch eine Antriebseinheit mit einem permanenterregten Drehstrom-Synchronmotor 1. Im vorliegenden Fall ist der Drehstrom-Synchronmotor 1 als rotativer Antrieb ausgebildet und umfasst einen Stator, in welchem ein Drehstromfeld generiert wird, sowie einen Rotor mit einem ein Permanentmagnetfeld erzeugenden Permanentmagneten. Prinzipiell kann der Drehstrom-Synchronmotor 1 auch als Linearmotor mit einem Primär- und Sekundärteil ausgebildet sein.
  • Mit dem Drehstrom-Synchronmotor 1 wird ein Stellelement 2 angetrieben. Der Begriff Stellelement 2 umfasst generell Mittel zur Durchführung von Arbeits-, Transport- und Förderbewegungen.
  • Im vorliegenden Fall ist das Stellelement 2 von einer Walze oder dergleichen gebildet, mittels derer eine intermittierende Bewegung durchgeführt wird.
  • An dem Drehstrom-Synchronmotor 1 befindet sich ein Geber 3, der die aktuelle Position des Rotors erfasst. Die Gebersignale werden in einem Verstärker 4 eingelesen, mit dem der Drehstrom-Synchronmotor 1 angesteuert wird. In dem Verstärker 4 ist eine Stromregelung zur Regelung des Winkels und des Betrags des Drehstroms zur Generierung des Drehstromfelds im Stator vorgesehen. Weiterhin ist in dem Verstärker 4 eine Kommutierungslogik in Form eines ASICs oder dergleichen integriert, mittels derer die Phasenverschiebung des Drehstromfelds zum Permanentmagnetfeld des Rotors vorgegeben wird.
  • Der Verstärker 4 selbst ist an eine Steuereinheit 5 angeschlossen, die von einem Mikroprozessor oder dergleichen gebildet ist. Über die Steuereinheit 5 werden Steuerbefehle in den Verstärker 4 zur Vorgabe des Bewegungsablaufs des Stellelements 2 eingelesen. Im vorliegenden Fall können als Steuerbefehle die Drehwinkel, Drehzahlen oder Drehbeschleunigungen als Maß für das Drehmomentfeld des Drehstrom-Synchronmotors 1 in den Verstärker 4 eingelesen werden. In Abhängigkeit dieser Steuerbefehle und der Gebersignale wer den in dem Verstärker 4 die Werte der an den Drehstrom-Synchronmotor 1 auszugebenden Ströme berechnet.
  • Für den Fall, dass der Drehstrom-Synchronmotor 1 als Linearmotor ausgebildet ist, können die Steuerbefehle in Form von Positionen, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen als Maß für die Kraft der Drehstrom-Synchronmotoren 1 in den Verstärker 4 eingegeben werden.
  • Zur Generierung eines Bewegungsablaufs in Form einer intermittierenden Bewegung des Stellelements 2 wird über die Steuereinheit 5 ein Beschleunigungsprofil in Form von Sinoiden für den Drehstrom-Synchronmotor 1 vorgegeben. Der zeitliche Verlauf eines derartigen Beschleunigungsprofils ist in 2 (mit der Bezugsziffer B bezeichnete Kurve) dargestellt. Weiterhin ist der entsprechende Verlauf der Geschwindigkeit (mit der Bezugsziffer G bezeichnete Kurve) und der Verlauf der Position (mit der Bezugsziffer P bezeichnete Kurve) in 2 dargestellt. Anstelle der Vorgabe des Beschleunigungsprofils in Form einer Sinoide kann dies auch in Form von geeigneten Polynomen erfolgen. Durch Vorgabe derartiger Beschleunigungsprofile werden störende Oberwellen in der zu steuernden Maschine vermieden, wodurch sich ein ruhiger Maschinenlauf ergibt.
  • Wie aus 2 ersichtlich liegen die Extrema, das heißt die Scheitelwerte des Beschleunigungsprofils, zeitlich versetzt zu den Extrema des Geschwindigkeitsprofils. Dargestellt ist hierbei der Verlauf bei einer sogenannten Bestehorn-Sinoide für die Beschleunigung. Andere Profile ergeben etwas andere aber vergleichbare Verhältnisse. Beispiele hierfür sind biharmonische Sinoide oder Polynome wie zum Beispiel P3-, P5- oder P7 Polynome. Bei dem Maximum der Beschleunigung und damit dem maximalen Drehmomentbedarf des Drehstrom-Synchronmotors 1 beträgt die Geschwindigkeit und damit die Drehzahl des Antriebs nur 50 % des Maximalwerts. Umgekehrt liegt die Beschleunigung beim Maximalwert der Geschwindigkeit deutlich unterhalb ihres Maximalwerts.
  • Erfindungsgemäß wird dieser Umstand dadurch ausgenutzt, dass der Drehstrom-Synchronmotor 1 in den Bereichen maximaler Geschwindigkeit, das heißt maximaler Drehzahl, mit einer Drehzahlüberhöhung betrieben wird, die mit einer Drehmomentreduzierung einhergeht. In den Bereichen maximaler Beschleunigungen wird dagegen der Drehstrom-Synchronmotor 1 ohne Drehzahlüberhöhung, vorzugsweise bei seiner Nenndrehzahl, betrieben.
  • Die entsprechenden Einstellungen werden in Abhängigkeit der Steuerbefehle aus der Steuereinheit 5 im Verstärker 4 vorgenommen. Zur Durchführung der Drehzahlüberhöhung wird dabei die Form oder die Phase des Drehstromfelds des Drelstrom-Synchronmotors 1 in geeigneter Weise geändert. Im vorliegenden Fall erfolgt über die Kommutierungslogik des Verstärkers 4 eine geeignete Änderung der Phase des Drehstromfelds. Vorteilhaft werden dabei die Regelparameter des Verstärkers den durch die Drehzahlüberhöhung geänderten Systemparametern wie zum Beispiel der effektiven Drehmomentkonstanten angepasst.
  • Im Normalbetrieb, insbesondere in den Bereichen der Maxima der Beschleunigen, erfolgt die Ansteuerung des Drehstrom-Synchronmotors 1 mit dem Verstärker 4 derart, dass die Phasenverschiebung zwischen dem Drehstromfeld und dem Permanentmagnetfeld 90° beträgt. Zur Durchführung der Drehzahlüberhöhung wird mittels des Verstärkers 4 diese Phasenverschiebung in definierter Weise geändert.
  • Die Drehzahlüberhöhung wird dabei fliegend und stufenlos durchgeführt. Anhand der eingelesenen Gebersignale wird im Verstärker 4 die aktuelle Drehzahl erfasst. Sobald sich diese der Nenndrehzahl nähert, wird die Drehzahlüberhöhung durch Änderung der Phasenverschiebung eingeleitet. Durch diese Änderung der Phasenverschiebung wird die Drehzahl über die Nenndrehzahl hinaus überhöht, wobei diese Drehzahlerhöhung eine Reduzierung des Drehmoments bedingt.
  • Dieser Effekt ist in 3 veranschaulicht. Das Diagamm gemäß 3 zeigt für verschiedene Wicklungsvarianten des Drehstrom-Synchronmotors 1 gemäß 1 den Verlauf des Drehmoments in Abhängigkeit der Drehzahl bei konstantem Strom. Die mit I bezeichnete Kurve zeigt den Drehmomentverlauf für eine Wicklungsvariante des Drehstrom-Synchronmotors 1 mit einer Nenndrehzahl n = 3000 U/min, wobei in diesem Fall der Drehstrom-Synchronmotor 1 ohne Drehzahlüberhöhung betrieben wird. Die mit II bezeichnete Kurve bezieht sich auf dieselbe Wicklungsvariante des Drehstrom-Synchronmotors 1, jedoch mit Drehzahlüberhöhung. Die mit III bezeichnete Kurve zeigt den Drehmomentverlauf für eine Wicklungsvariante des Drehstrom-Synchronmotors 1 mit einer Nenndrehzahl n = 4500 U/min.
  • Wie die mit I bezeichnete Kurve zeigt, kann der in üblicher Weise betriebene Drehstrom-Synchronmotor 1 bis zu seiner Nenndrehzahl n = 3500 U/min betrieben werden. Für höhere Drehzahlen fällt das Drehmoment rasch bis auf den Wert Null ab.
  • Demgegenüber kann die auf die Nenndrehzahl n = 4500 U/min ausgelegte Variante des Drehstrom-Synchronmotors 1 (Kurve III) für Drehzahlen genutzt werden, die um den Faktor 1,5 höher liegen als bei der Variante gemäß Kurve I. Dafür liegt bei der Variante gemäß Kurve III das verfügbare Drehmoment etwa um den Faktor 2/3 niedriger als bei der Variante gemäß Kurve I.
  • Um den Drehstrom-Synchronmotor 1 mit der der Nenndrehzahl n = 3000 U/min entsprechenden Wicklungsversion auch für Drehzahlen oberhalb der Nenndrehzahl nutzbar zu machen, wird dessen Drehzahl in der bereits genannten Weise überhöht (Kurve II). Damit ist, wie in 3 dargestellt, der Drehstrom-Synchronmotor 1 mit der der Nenndrehzahl n = 3000 U/min (Kurve II) ebenso wie die Variante gemäß Kurve III für Drehzahlen bis n = 4500 U/min nutzbar.
  • Entscheidend ist, dass der Einsatz des Drehstrom-Synchronmotors 1 mit Drehzahlüberhöhung zur Generierung des Bewegungsablaufs gemäß 2 erhebliche Kostenvorteile gegenüber den weiteren in 3 dargestellten Varianten bringt.
  • Dies wird im Folgenden anhand eines Beispiels veranschaulicht. Bei diesem Beispiel entspricht die maximale Geschwindigkeit in 2 einer Drehzahl des Drehstrom-Synchronmotors 1 von n = 4500 U/min. Das maximale Drehmoment (entsprechend der maximalen Beschleunigung in 2) beträgt etwa 75 Nm.
  • Der Drehstrom-Synchronmotor 1 mit der Nenndrehzahl n = 3000 U/min ohne Drehzahlüberhöhung (Kurve I in 3) ist für diese Applikation prinzipiell nicht einsetzbar, da mit diesem keine Drehzahlen im Bereich n = 4500 U/min erreicht werden können.
  • Mit dem Drehstrom-Synchronmotor 1 gemäß Kurve III in 3 (Nenndrehzahl n = 4500 U/min) lässt sich die geforderte maximale Drehzahl von 4500 U/min erzielen. Auch das bei dieser Drehzahl vom Drehstrom-Synchronmotor 1 gelieferte Drehmoment reicht zur Erzeugung der notwendigen Beschleunigung aus.
  • Wie aus 2 ersichtlich, tritt der maximale Drehmomentbedarf von 75 Nm bei der Hälfte der maximalen Drehzahl auf, also etwa bei n = 2250 Nm. Bei dieser Drehzahl beträgt das Drehmoment für die Variante gemäß Kurve III in 3 jedoch nur etwa 55 Nm. Um das erforderliche Drehmoment zu liefern, muss daher mit erhöhten Stromspitzenwerten gearbeitet werden. Dies führt zu einer erheblichen Verteuerung des Drehstrom-Synchronmotors 1, da dessen Zuleitungen und Leistungselemente im Verstärker 4 entsprechend groß dimensioniert werden müssen.
  • Demgegenüber lasst sich der Bewegungsablauf gemäß 2 mit der Variante II gemäß 3 (Drehstrom-Synchronmotor 1 mit Nenndrehzahl n = 3000 U/min und mit Drehzahlüberhöhung) erheblich kostengünstiger realisieren. Durch die Drehzahlüberhöhung über die Nenndrehzahl hinaus kann mit dieser Variante des Drehstrom-Synchronmotors 1 die bei dem Bewegungsablauf gemäß 2 geforderte maximale Drehzahl von 4500 U/min erreicht werden. Zwar ist mit der Drehzahlüberhöhung über die Nenndrehzahl hinaus eine Reduzierung des Drehmoments verbunden, wie aus dem Verlauf der Kurve III ersichtlich ist. Jedoch ist das verbleibende Drehmoment noch groß genug, um die bei der maximalen Drehzahl von 4500 U/min erforderliche Beschleunigung zu generieren.
  • Bei der Drehzahl n = 2250 U/min, bei welcher das maximale Drehmoment von 75 nm benötigt wird, liegt das Drehmoment des Drehstrom-Synchronmotors 1 gemäß Variante II in 3 mit etwa 80 nm noch deutlich über dem geforderten Wert. Dies bedeutet, dass zur Bereitstellung des maximalen Drehmoments keine Erhöhung des Stroms im Drehstrom-Synchronmotor 1 vorgenommen werden muss. Aufgrund der geringeren Stromspitzenwerte ist diese Variante der Drehstrom-Synchronmotoren 1 somit kostengünstiger herstellbar als die Variante III in 3.
  • 1
    Drehstrom-Synchronmotor
    2
    Stellelement
    3
    Geber
    4
    Verstärker
    5
    Steuereinheit

Claims (24)

  1. Verfahren zur Generierung von Bewegungsabläufen von Stellelementen mittels eines permanenterregten Drehstrom-Synchronmotors, wobei die Bewegungsabläufe derart ausgebildet sind, dass die Zeitpunkte des maximalen Drehmoments des Drehstrom-Synchronmotors nicht mit den Zeitpunkten der maximalen Drehzahl des Drehstrom-Synchronmotors zusammenfallen, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung der maximalen Drehzahlen in dem Drehstrom-Synchronmotor (1) eine Drehzahlüberhöhung mit dadurch bedingter Drehmomentreduzierung durchgeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überhöhung der Drehzahl die Phase und/oder die Form des Drehstromfelds des Drehstrom-Synchronmotors (1) verändert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überhöhung der Drehzahl ein Verstärker (4) eingesetzt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlüberhöhung im Verstärker (4) in Abhängigkeit von Steuerbefehlen einer Steuereinheit (5) durchgeführt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem rotativem Drehstrom-Synchronmotor (1) mit einem Rotor und Stator als Steuerbefehle von der Steuereinheit (5) die jeweiligen Drehwinkel, Drehzahlen oder Drehbeschleunigungen als Steuerbefehle in den Verstärker (4) eingelesen werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei als Linearmotoren ausgebildetem Drehstrom-Synchronmotor (1) mit Primär- und Sekundärteilen als Steuerbefehle von der Steuereinheit (5) die jeweiligen Positionen, Geschwindigkeiten oder Beschleunigungen in den Verstärker (4) eingelesen werden.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlüberhöhung im Verstärker (4) vor oder bei Erreichen der Nenndrehzahl des Drehstrom-Synchronmotors (1) eingeleitet wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlüberhöhung stufenlos durchgeführt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Regelparameter des Verstärkers den durch die Drehzahlüberhöhung geänderten Systemparametern automatisch angepasst werden.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vorgabe des Phasenwinkels des Drehstromfelds bezüglich des Permanentmagnetfelds des Drehstrom-Synchronmotors (1) eine in dem Verstärker (4) integrierte Kommutierungslogik eingesetzt wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Position des Rotors oder der Primärteile des Drehstrom-Synchronmotors (1) ein Geber (3) eingesetzt wird, dessen Signale in den Verstärker (4) eingelesen werden.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Drehstrom-Synchronmotor (1) intermittierende Bewegungsabläufe generiert werden.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Generierung der Bewegungsabläufe Beschleunigungsprofile in Form von Sinoiden oder Polynomen für den Drehstrom-Synchronmotor (1) vorgegeben werden.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass dieses in Pressensystemen eingesetzt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass mit diesem Bewegungsabläufe in Form von Walzenvorschüben oder Transportbewegungen von NC-Transfersystemen generiert werden:
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass dieses in Teilapparaten eingesetzt wird.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass dieser in Federwindemaschinen eingesetzt wird.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass dieses in Biegeautomaten eingesetzt wird.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass dieses in Werkzeugmaschinen eingesetzt wird.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass dieses in Stanz-Nippel-Maschinen eingesetzt wird.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass dieses in Pick- and Place-Maschinen eingesetzt wird.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Pick- and Place-Maschinen von Anlagen zum Bonden von Schaltungselementen oder Leiterplattenbestückungsautomaten gebildet sind.
  23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellelemente (2) als Taktwalzen von Folienprägemaschinen ausgebildet sind.
  24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellelemente (2) als fliegende Messer als Bestandteile von Schneideinrichtungen ausgebildet sind.
DE102004056688A 2004-11-24 2004-11-24 Verfahren zur Generierung von Bewegungsabläufen von Stellelementen mittels eines permanenterregten Drehstrohm-Synchronmotors Ceased DE102004056688A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004056688A DE102004056688A1 (de) 2004-11-24 2004-11-24 Verfahren zur Generierung von Bewegungsabläufen von Stellelementen mittels eines permanenterregten Drehstrohm-Synchronmotors
AT0162705A AT505573A2 (de) 2004-11-24 2005-10-05 Verfahren zur generierung von bewegungsabläufen von stellelementen mittels eines permanenterregten drehstrom-synchronmotors

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004056688A DE102004056688A1 (de) 2004-11-24 2004-11-24 Verfahren zur Generierung von Bewegungsabläufen von Stellelementen mittels eines permanenterregten Drehstrohm-Synchronmotors

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102004056688A1 true DE102004056688A1 (de) 2006-06-14

Family

ID=36500015

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102004056688A Ceased DE102004056688A1 (de) 2004-11-24 2004-11-24 Verfahren zur Generierung von Bewegungsabläufen von Stellelementen mittels eines permanenterregten Drehstrohm-Synchronmotors

Country Status (2)

Country Link
AT (1) AT505573A2 (de)
DE (1) DE102004056688A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107085392A (zh) * 2017-06-20 2017-08-22 重庆卓来科技有限责任公司 一种工业机器人的打磨抛光工具及打磨抛光控制方法
CN111051010A (zh) * 2017-09-04 2020-04-21 松下知识产权经营株式会社 机器人控制装置
DE102018130477A1 (de) * 2018-11-30 2020-06-04 Minebea Mitsumi Inc. Verfahren zum Steuern eines Elektromotors

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0723332A1 (de) * 1994-07-25 1996-07-24 Daikin Industries, Limited Regelverfahren und vorrichtung für einen motor mit hohem wirkungsgrad
EP0877474A2 (de) * 1997-05-09 1998-11-11 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Steuerung eines Motors im Feldschwächungsbereich
DE69533104T2 (de) * 1994-07-01 2004-10-14 UQM Technologies, Inc., Frederick Bürstenloser gleichstrommotor mit vorgezogener phasensynchronisierung

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69533104T2 (de) * 1994-07-01 2004-10-14 UQM Technologies, Inc., Frederick Bürstenloser gleichstrommotor mit vorgezogener phasensynchronisierung
EP0723332A1 (de) * 1994-07-25 1996-07-24 Daikin Industries, Limited Regelverfahren und vorrichtung für einen motor mit hohem wirkungsgrad
EP0877474A2 (de) * 1997-05-09 1998-11-11 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Steuerung eines Motors im Feldschwächungsbereich

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
G.Brandenburg et al.: "Feedforward and feedback strategies applying the principle of input balanc- ing for minimal tracking errors in CNC machine tools" in Advanced Motion Control, 1996. AMC '96- MIE. Proceedings, 1996, 4th international Workshop on Volume 2, 18-21 March 1996, Page(s): 612-618
G.Brandenburg et al.: "Feedforward and feedback strategies applying the principle of input balanc-ing for minimal tracking errors in CNC machine tools" in Advanced Motion Control, 1996. AMC '96- MIE. Proceedings, 1996, 4th international Workshopon Volume 2, 18-21 March 1996, Page(s): 612-618 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107085392A (zh) * 2017-06-20 2017-08-22 重庆卓来科技有限责任公司 一种工业机器人的打磨抛光工具及打磨抛光控制方法
CN107085392B (zh) * 2017-06-20 2023-04-18 重庆卓来科技有限责任公司 一种工业机器人的打磨抛光工具及打磨抛光控制方法
CN111051010A (zh) * 2017-09-04 2020-04-21 松下知识产权经营株式会社 机器人控制装置
CN111051010B (zh) * 2017-09-04 2023-03-14 松下知识产权经营株式会社 机器人控制装置
DE102018130477A1 (de) * 2018-11-30 2020-06-04 Minebea Mitsumi Inc. Verfahren zum Steuern eines Elektromotors

Also Published As

Publication number Publication date
AT505573A2 (de) 2009-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3813130C2 (de) Digitale Steuereinheit für einen geschalteten Reluktanzmotor
EP1499008B1 (de) Verfahren und Steuersystem zur elektronischen Kommutierung eines bürstenlosen Gleichstrommotors
DE10357969B4 (de) Vorrichtung zum Ansteuern eines Schrittmotors
DE102008013864A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Drehen einer Komponente einer Windenergieanlage
DE102019127051A1 (de) Verfahren zur geräuschlosen, messpulsfreien Regelung der Kommutierung eines BLDC-Motors im Haltebetrieb
WO1990007220A2 (de) Elektronisch kommutierter synchronmotorantrieb
DE102015107583A1 (de) Positionierantrieb sowie Verfahren zum Positionieren eines Abtriebselements
EP1683260B1 (de) Ansteuerung eines elektromotors mit kontinuierlicher einstellung des kommutierungswinkels
DE2620935A1 (de) Motor mit veraenderlichem magnetischen widerstand
EP3131775A2 (de) Elektrischer antrieb, verfahren zu dessen betrieb und serieller hybridantriebsstrang für ein kraftfahrzeug
EP0714162B1 (de) Schaltungsanordnung zum Steuern eines elektronisch kommutierten Motors
DE102013005355A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines bürstenlosen Motors und Motor
EP1916416A2 (de) Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage
DE19518991A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines elektronisch kommutierten Motors, und Motor zur Durchführung eines solchen Verfahrens
DE102004056688A1 (de) Verfahren zur Generierung von Bewegungsabläufen von Stellelementen mittels eines permanenterregten Drehstrohm-Synchronmotors
DE102004019284A1 (de) Vorrichtung zum Betrieb eines Synchronmotors
DE102020105365A9 (de) Elektrische Maschine
WO2022188925A1 (de) Elektrische maschine, verfahren zur steuerung einer elektrischen maschine, computerprogrammprodukt und steuereinheit
EP3729617A1 (de) Elektromechanisches system sowie überlagerungsgetriebe zur übertragung von rotationsenergie
WO2007009851A1 (de) Werkzeugmaschine
EP1617554B1 (de) Kommutierungssteuerung für einen geschalteten Reluktanzmotor
EP3890177B1 (de) Steuereinrichtung für einen zwischenkreisumrichter und zwischenkreisumrichter
EP2504916B1 (de) Verfahren zur kompensation von störmomenten in elektrischen arbeitsmaschinen
DE102008033259A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines sensorlos arbeitenden Synchronmotors
EP1863168B1 (de) Elektrische Mehrphasenmaschine sowie Verfahren zum Betreiben einer solchen

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R010 Appeal proceedings settled by withdrawal of appeal(s) or in some other way
8131 Rejection