(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの同期電動機（１２）と、電力変換装置（１６）と、機械エネルギーを電流に変換するために第１の非同期機（２４）を含み電源系統（２０）から給電可能である機械的なエネルギーバッファ（１４）とを備えた駆動装置（１０）において、
前記第１の非同期機（２４）が、切換装置（１８）を介して電気的に直接に少なくとも１つの同期電動機（１２）に接続可能となっており、更に、
前記切換装置（１８）を制御する制御装置（３４）を備えていて、当該制御装置（３４）により、第１の運転状態の期間中において切換装置（１８）が同期電動機（１２）若しくは第１の同期電動機（１２）と第１の非同期機（２４）とを電気的に接続するように制御され、かつ、第２の運転状態の期間中において切換装置（１８）が電力変換装置（１６）を介して同期電動機（１２）を第１の非同期機（２４）に電気的に接続するように制御される、若しくは、第２の運転状態の期間中において切換装置（１８）が第１の同期電動機（１２）と第１の非同期機（２４）との電気的接続を分離するように制御されるべく設定されており、ここに、前記第１の運転状態は、ほぼ一定の回転数および高い電流需要を有する運転状態であり、かつ、前記第２の運転状態は、可変の回転数および第１の運転状態に比べて少ない電流需要を有する運転状態である
ことを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
第１の同期電動機（１２）および第２の同期電動機（３６）を備え、前記第１の非同期機（２４）が、前記切換装置（１８）を介して電気的に直接に前記第１の同期電動機（１２）に接続可能であり、かつ永続的に前記電力変換装置（１６）を介して電気的に前記第２の同期電動機（３６）に接続されている
ことを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
【請求項３】
前記第１の同期電動機（１２）および前記第２の同期電動機（３６）を備え、前記第１の非同期機（２４）が前記切換装置（１８）を介して電気的に直接に前記第１の同期電動機（１２）に接続可能となっており、かつ、前記第２の同期電動機（３６）が、前記電力変換装置（１６）を介して、または前記電力変換装置（１６）と電気的なエネルギーバッファ（３８）とを介して、直接的に前記電源系統（２０）から給電される
ことを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
【請求項４】
前記電力変換装置（１６）は、前記第２の運転状態の電流に適合するように設計されている
ことを特徴とする請求項１から３の１つに記載の駆動装置。
【請求項５】
前記機械的なエネルギーバッファ（１４）が、前記第１の非同期機（２４）のほかにフライホイール（２８）および第２の非同期機（２６）を含み、前記第２の非同期機（２６）は、前記電源系統（２０）に接続されていると共に、機械的に前記フライホイール（２８）に接続されており、かつ、前記フライホイール（２８）が、前記第１の非同期機（２４）に機械的に接続されている
ことを特徴とする請求項１から４の１つに記載の駆動装置。
【請求項６】
請求項１から５の１つに記載の駆動装置を運転するための方法であって、
前記切換装置（１８）が、前記駆動装置（１０）の前記第１の運転状態または前記第２の運転状態に関係して制御される
ことを特徴とする駆動装置の運転方法。
【請求項７】
請求項１から４の１つに記載の駆動装置を運転するための方法であって、
前記制御装置（３４）が、前記第１の運転状態または前記第２の運転状態を検出し、その検出結果に基づいて前記切換装置（１８）を制御する
ことを特徴とする駆動装置の運転方法。
【請求項８】
請求項６または７記載の方法を実行するためのプログラムコード手段を有する
ことを特徴とする請求項1から５の１つに記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置、特にサーボプレス用の駆動装置、ならびに駆動装置の運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数の公知の生産機械および工作機械の用途は、当該用途の運転中において、常に動的な電力供給を必要とするわけではない。生産の定められた段階または使用中においてはほぼ一定の高いトルクが相応にほぼ一定の駆動回転数と共に要求されるのに対して、他のプロセス段階では可変回転数において冒頭で述べた動的な電力供給が必要であることが十分に起こり得る。最後に述べた段階は、しばしば、一定の駆動回転数をともなう段階よりも少ないトルク需要を有する。区別のために、このような段階を以下において「動的段階」（ＤＰ）もしくは「準静的段階」（ＱＳＰ）と呼ぶ。
【０００３】
公知の駆動装置、特にサーボプレス用の駆動装置は、例えば同期電動機を含み、同期電動機によりその都度の加工プロセスのための要求される機械的出力が供給され、同期電動機は非同期機によって電力変換装置を介して駆動される。したがって、この種の公知の駆動装置は全動作段階中において電力変換装置により制御される運転を実現し、電力変換装置は各動作段階の期間中にその都度要求される電力を供給する。
【０００４】
この場合に欠点は、電力変換装置が駆動装置の最大の必要される電流需要に合わせられ、この必要とされる電流を供給することができなければならないということにある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、費用がかからない低コストの駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、本発明によれば、少なくとも１つの同期電動機と、電力変換装置と、機械エネルギーを電流に変換するために第１の非同期機を含み電源系統から給電可能である機械的なエネルギーバッファ（エネルギー蓄積装置）とを備えた駆動装置において、第１の非同期機が切換装置を介して電気的に直接に少なくとも１つの同期電動機に接続可能であることによって解決され得る。
駆動装置に関する本発明の実施態様は次の通りである。
・２つの同期電動機、すなわち第１の同期電動機および第２の同期電動機を備え、第１の非同期機が、切換装置を介して電気的に直接に両同期電動機のうちの一方、すなわち第１の同期電動機に接続可能であり、かつ永続的に電力変換装置を介して電気的に他方の同期電動機、すなわち第２の同期電動機に接続されている。
・２つの同期電動機、すなわち第１の同期電動機および第２の同期電動機を備え、第１の非同期機が切換装置を介して電気的に直接に両同期電動機のうちの一方、すなわち第１の同期電動機に接続可能であり、かつ他方の同期電動機、すなわち第２の同期電動機が、電力変換装置を介して、または電力変換装置と電気的なエネルギーバッファとを介して直接的に電源系統から給電される。
・切換装置を制御する制御装置を備え、制御装置により、第１の運転状態の期間中において切換装置が同期電動機若しくは同期電動機の１つ（第１の同期電動機）と第１の非同期機とを電気的に接続するように制御される。
・制御装置により、第２の運転状態の期間中において切換装置が電力変換装置を介して同期電動機を第１の非同期機に電気的に接続する。
・制御装置により、第２の運転状態の期間中において切換装置が第１の同期電動機と第１の非同期機との電気的接続を分離するように制御される。
・第１の運転状態はほぼ一定の回転数および高い電流需要を有する運転状態であり、第２の運転状態は可変の回転数および第１の運転状態に比べて少ない電流需要を有する運転状態である。
・電力変換装置が電力を第２の運転状態に合わせて設計されている。
・機械的なエネルギーバッファが第１の非同期機のほかにフライホイールおよび第２の非同期機を含み、第２の非同期機が電源系統に接続され、かつ機械的にフライホイールに接続され、フライホイールが第１の非同期機に機械的に接続されている。
本発明によれば、切換装置が駆動装置の第１の運転状態または第２の運転状態に関係して制御される駆動装置の運転方法が提案される。
駆動装置の運転方法に関する本発明の実施態様は次の通りである。
・駆動装置を運転するために、制御装置が第１の運転状態または第２の運転状態を検出し、切換装置を相応に制御する。
本発明によれば、本発明による運転方法を実行するための手段、特にプログラムコード手段を有する駆動装置も提案される。
【０００７】
本発明の利点は、同期電動機と第１の非同期機との直接的な電気接続可能性、したがって同期電動機と電源系統との間接的な電気接続可能性によって、例えばほぼ一定の回転数（ＱＳＰ）において供給されなければならないような高い電流を、同期電動機に全く電力変換装置なしに供給することができ、あるいは場合によっては補助的に電力変換装置に供給することができる。したがって、同期電動機が切換装置を介して電気的に直接に第１の非同期機に接続可能であることによって、駆動装置によってそれにもかかわらず含まれている電力変換装置をバイパスすることができる。それによって電力変換装置を少ない電流に合わせて設計することができるので、全体として駆動装置の低コストの実施態様が得られる。従来、電力変換装置はあらゆる場合に同期電動機と電源系統との間で、場合によっては同期電動機と電源系統の後に接続されたエネルギーバッファとの間で中継要素として働いていたので、電力変換装置はほぼ一定の速度での静的運転においても必要な高い電流に合わせても設計されなければならず、このことが電力変換装置の、従って駆動装置全体の相応の価格上昇を招いていた。
【０００８】
第１の運転状態の期間中における第１の非同期機と同期電動機との直接的な結合が、試験において、簡単かつロバストな低コストのシステムであることが分かった。
【０００９】
本発明の有利な実施態様は、駆動装置を電源系統に接続するための少なくとも１つの第１の非同期機と、入力側を第１の非同期機に接続された少なくとも１つの電力変換装置と、直接に第１の非同期機に接続された第１の入力端および電力変換装置に接続された第２の入力端を少なくとも有する切換装置と、加工プロセスに機械的出力を供給するために切換装置に接続される少なくとも１つの同期電動機とを含み、切換装置は、駆動装置の運転中において、同期電動機が、第１の運転状態（ＱＳＰ）の期間中には第１の非同期機から直接的に給電され、第２の運転状態（ＤＰ）の期間中には第１の非同期機から電力変換装置により給電されるように構成されている。
【００１０】
第１の運転状態は、ほぼ一定の回転数および高い電流需要を有する運転状態、したがって、例えば冒頭で述べた準静的段階（ＱＳＰ）に相当する運転状態であり、第２の運転状態は、可変の回転数および第１の運転状態に比べて少ない電流需要を有する運転状態、したがって、例えば冒頭で述べた動的段階（ＤＰ）に相当する運転状態であると好ましい。
【００１１】
本発明は、高い電流需要を有する特に第１の運転状態（ＱＳＰ）において同期電動機のための回転数可変の電流発生は必要でないこと、つまり電力変換装置がこの高い電流需要に対して設計される必要がないことに基づいている。その代わりに、本発明は、切換装置により、第１の運転状態の期間中に、その都度の加工プロセスに関連する同期電動機または各同期電動機と、第１の非同期機とを接続および遮断することを提案する。ほぼ一定の駆動回転数および高い電流需要を有するこの第１の運転状態の期間中において、第１の非同期機と同期電動機との直接の結合が存在し、言い換えれば電力変換装置の迂回（バイパス）が存在する。他方において、可変の回転数および少ない電流需要を有する第２の運転状態の期間中において、同期電動機は、第１の非同期機から、例えば電力変換装置により調節されて給電される。代替としての実施態様によれば、電力変換装置は同様に直接的に電源系統に接続可能である。第２の運転状態の期間中における電流需要は少ないので、結局電力変換装置は第２の運転状態の少ない電流需要に合わせて設計されていればよい。
【００１２】
上述の代替としての実施態様は、駆動装置が２つの同期電動機を含み、第１の非同期機が切換装置を介して電気的に直接に両同期電動機のうちの一方に接続可能であり、永続的に電力変換装置を介して他方の同期電動機に接続されている。切換装置を介して接続可能な同期電動機は第１の運転状態、つまり準静的段階（ＱＳＰ）用に用いられる。これに対して、電力変換装置を介して接続される同期電動機は、第２の運転状態、つまり動的段階（ＤＰ）用に用いられる。この同期電動機は、電力変換装置と共に、動的段階だけがこのシステムによって乗り越えられ得るように設計されている。動的段階全体またはこのような動的段階の少なくとも一部の期間中においては、残りの部分、つまり切換装置を介して制御可能な同期電動機が、切換装置によって第１の非同期機または各第１の非同期機から電気的に分離されている。第１の運転状態（ＱＳＰ）の開始時には、切換装置を介して接続されている同期電動機は切換装置を介して第１の非同期機または各第１の非同期機に電気的に接続されている。プロセスの機械的負荷によって両同期電動機が制動され、このことが第１の非同期機の超同期運転を生じる。したがって、第１の非同期機が発電機として運転され、機械エネルギー（機械的なエネルギーバッファの運動エネルギー）が電気エネルギーに変換され、切換装置を介して接続されている同期電動機に供給される。
【００１３】
この実施形態の利点は、そして後続の実施態様の利点も、電力変換装置がいついかなるときもその都度の同期電動機から分離されず、それによって同期電動機と電力変換装置との相互接続前の同期化の必要性が発生しないことにある。更に、切換装置を介して制御可能な同期電動機と第１の非同期機との相互接続時に場合によっては存在する揺動トルクの不都合な影響は、他方の同期電動機のさらに存在する回転数制御によって能動的に減衰させられ得る。
【００１４】
第１の非同期機が、両同期電動機のうちの一方（以下において、区別のために第１の同期電動機と呼ぶ。）に電気的に直接に接続可能であり、かつ永続的に電力変換装置を介して電気的に他方の同期電動機（第２の同期電動機）に接続されている実施態様に対する代替として、第１の非同期機が切換装置を介して電気的に直接に第１の同期電動機に接続可能であり、第２の同期電動機が、電力変換装置を介して、または電力変換装置と電気的なエネルギーバッファとを介して、直接的に電源系統から給電可能である。
【００１５】
したがって、両実施態様は電力変換装置のそれぞれの給電に関してのみ相違する。これは、直接的に電源系統を介して行なわれるか、又は間接的にエネルギーバッファを介して行なわれる。このエネルギーバッファは、例えばコンデンサ等を有する電気的なエネルギーバッファや、運動エネルギー蓄積要素と電動機とを有する機械的なエネルギーバッファによって実現することができる。
【００１６】
駆動装置が制御装置を含み、制御装置により、第１の運転状態（ＱＳＰ）の期間中において切換装置が、１つの同期電動機を備える場合にはその同期電動機もしくは２つの同期電動機を備える場合には２つの同期電動機のうちの一方と、１つの第１の非同期機を備える場合にはその第１の非同期機または複数の第１の非同期機を備える場合には各第１の非同期機とを電気的に接続するように制御されるとよい。
【００１７】
制御装置は、運転状態変化を自動的に認識して切換過程を開始するための識別ロジック要素を含むとよい。代替として制御装置が外部の識別ロジック要素によって制御されてもよい。
【００１８】
１つの同期電動機を備える駆動装置において、制御装置により、第２の運転状態（ＤＰ）の期間中において切換装置が電力変換装置を介して同期電動機を第１の非同期機に電気的に接続するように制御される。少なくとも１つの第１の同期電動機および少なくとも１つの第２の同期電動機を備える駆動装置において、制御装置により、第２の運転状態の期間中において切換装置が第１の同期電動機と第１の非同期機との間の電気的接続を分離するように制御される。したがって、制御装置による制御に基づく切換によって、駆動装置の両実施態様において、電力変換装置が作動させられて一方の同期電動機が電力変換装置のみを介して制御されるか、または入力側に電力変換装置を付設されている同期電動機のみが制御される。一方では１つの同期電動機を備える駆動装置について、他方では２つの同期電動機を備える駆動装置について述べるならば、「１つの」同期電動機を備える駆動装置には、１つの同期電動機グループを有する駆動装置も含まれ、このグループにおける各同期電動機は１つの同期電動機と同じように制御される。同じことが２つの同期電動機を備える駆動装置に当てはまり、両同期電動機はそれぞれ１つの同期電動機グループの代りもする。
【００１９】
電力変換装置が電力的に第２の運転状態に合わせて設計されていることによって、従来必要な電力変換装置に比べて低コストの電力変換装置が実現可能であり、全体として低コストの駆動装置が実現可能である。
【００２０】
機械的なエネルギーバッファとして、第１の非同期機のほかにフライホイールと第２の非同期機とを含み、第２の非同期機が電源系統に接続可能であり、かつ機械的にフライホイールに接続され、フライホイールが第１の非同期機に機械的に接続されているシステムが設けられているとよい。したがって、電源系統からのエネルギー供給に基づいて第２の非同期機がフライホイールを駆動するので、第２の非同期機は非同期電動機として運転される。フライホイールが再び、そしてそこに蓄積されている運動エネルギーが、第１の非同期機を駆動するので、第１の非同期機は非同期発電機として運転される。フライホイールの好ましい質量配分において上述のシステムはフライホイールの質量に応じて電源系統からの短時間の電圧陥没も補償することができるエネルギーバッファ（エネルギー蓄積装置）として働く。
【００２１】
上述の課題は、切換装置が駆動装置の第１の運転状態または第２の運転状態に関係して制御されることによって、ここにおよび以下において説明する駆動装置の運転方法にても解決される。そのために制御装置が第１の運転状態または第２の運転状態を検出し、切換装置を相応に制御するので、自動的な運転状態切換も行なわれ得る。方法を実行可能にするための手段として、少なくとも１つのセンサからその都度の運転状態のための信号を得る制御装置が設けられているので、制御装置は、いつ第１の運転状態と第２の運転状態との間の移行が必要であるかを認識することができ、したがって切換装置の制御を作動させることができる。そのために設けられるセンサは、１つの同期電動機を備える場合にはその同期電動機もしくは２つの同期電動機を備える場合には２つの同期電動機のうちの一方に付設されているか、あるいは同期電動機にてその都度影響を及ぼされる加工プロセスに付設されている。
【００２２】
方法を実現のために設けられる制御装置の機能は、一般にソフトウェアにて、またはソフトウェアとハードウェアとの組合せにて実現されるので、その点において本発明はここにおよび以下において説明する方法の実現のためのプログラムコード手段を有する駆動装置も含む。
【００２３】
本発明の有利な実施形態は従属請求項の対象である。この場合に使用される引用関係は、その都度の従属請求項の特徴事項による主請求項の対象の更なる展開を指し示す。引用された従属請求項の特徴組合せに関する独立した具体的な保護の獲得を放棄するものとして理解すべきではない。更に、下位の請求項での特徴事項のさらに詳細な実現の際における請求項の解釈に関しては、この種の限定がその都度先行する請求項において存在しないことから出発すべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下において、図面に基づいて本発明の実施例を更に詳細に説明する。全ての図において、互いに対応する対象または要素には同じ符号が付されている。
図１は切換装置を有する本発明による駆動装置を示し、
図２および図３は本発明による駆動装置の代替実施形態を示す。
【００２５】
図１には本発明による駆動装置１０の実施形態が示されている。駆動装置１０、および図２，３に示されている駆動装置１０は、同期電動機１２と、機械的なエネルギーバッファ１４と、電力変換装置１６と、切換装置１８とを含む。駆動装置１０は全体として電源系統２０に接続され、同期電動機１２は、加工プロセス２２、例えばプレス工程に必要な機械的出力を、例えばサーボプレスを駆動するために発生する。図示の１つの同期電動機１２の代わりに、複数の同期電動機１２を設けることもできる。
【００２６】
機械的なエネルギーバッファ１４は、このことは図１に示されている駆動装置１０にも図２，３に示されている駆動装置１０にも当てはまるのであるが、第１の非同期機２４と、第２の非同期機２６と、フライホイール２８とを含む。第１の非同期機２４は同期電動機１２の電流供給に用いられる。第２の非同期機２６は電源系統２０に接続され、運転中にこれに機械的に接続されているフライホイール２８を駆動する。フライホイール２８と第１の非同期機２４との間の他の機械的接続に基づいて、フライホイール２８の各回転が第１の非同期機２４を操作し、したがって第１の非同期機２４は発電機として働き、フライホイール２８によって伝達された運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。フライホイール２８の適切な質量配分において、フライホイール２８の慣性に基づいて、場合によっては起こり得る電源系統２０の停電の短時間の補償も可能である。更に、エネルギーバッファ１４により、電源系統２０の負荷ピークを回避することができる。
【００２７】
図１に示された駆動装置１０の場合には、第１の非同期機２４が切換装置１８を介して電気的に直接に同期電動機１２に接続可能であるように、第１の非同期機２４が切換装置１８の第１の入力端３０に接続されている。切換装置１８の第２の入力端３２には電力変換装置１６が接続されている。電力変換装置１６の他の側は第１の非同期機２４に接続されている。切換装置１８の開閉状態に応じて、同期電動機１２は、直接的に（つまり切換装置１８のみを介して）第１の非同期機２４に接続されるか、または間接的に、すなわち電力変換装置１６（および切換装置１８）を介して第１の非同期機２４に接続される。第１の非同期機２４への同期電動機１２の直接的な接続は、加工プロセス２２の準静的段階（ＱＳＰ）の期間中に同期電動機１２の一定の回転数および高いトルクが必要である第１の運転状態用に用いられる。準静的段階（ＱＳＰ）の期間中においては、第１の非同期機２４から同期電動機１２に直接的に供給可能である高い電流が要求される。電力変換装置１６は、この第１の運転状態において、同期電動機１２のための電力供給に関与させられないと好ましい。代替として、電力変換装置１６が、この第１の運転状態において補足的に電力を供給してもよい。
【００２８】
区別するために動的段階（ＤＰ）と呼ばれる第２の運転状態の期間中においては、同期電動機１２が、比較的少ないトルク（＝少ない電流）で種々の回転数にて運転される。この運転状態のために、切換装置１８は、同期電動機１２が間接的に、すなわち電力変換装置１６を介して第１の非同期機２４に接続されるように切り換えられる。電力変換装置１６は回転数制御のために使用可能であり、同期電動機１２に対して、調節された電力供給が行なわれる。この第２の運転状態においては、必要な電力の正確かつ迅速な制御が必要である。なぜならば、この場合には回転数が激しく動揺することがあり、それに応じて電力変換装置１６が高速応答しなければならないからである。この第２の運転状態では、第１の非同期機２４によって直接に同期電動機１２に電力を供給することは適切でなく、それどころか不可能でもある。なぜならば、第１の非同期機２４およびエネルギー蓄積のために第１の非同期機２４の前に接続されたシステムはあまりにも緩慢であるからである。
【００２９】
図１および図２，３に示されている駆動装置１０の利点は、動的段階の期間中に電流が少なくなる電力変換器１６を、準静的段階に流れる電流が同様に電力変換装置１６を損傷しないように、設計する必要がないからである。したがって、切換装置１８は、必要な場合に、電力変換装置１６のためのバイパス装置として働く。他の回路（図２、図３）においては電力変換装置１６との接続が随意的である。
【００３０】
切換装置１８を制御するために、例えば同期電動機１２においてまたは加工プロセス２２において取得された測定値に基づいて第１の運転状態または第２の運転状態を検出する制御装置３４が設けられている。
【００３１】
図２は図１に示された駆動装置の代替としての実施形態を示す。図１に示された駆動装置１０と違って、この駆動装置１０は２つの同期電動機１２，３６を有する。これらの同期電動機１２，３６は以下において区別のために第１の同期電動機１２および第２の同期電動機３６と呼ばれる。第１の同期電動機１２は、図１に示された同期電動機１２とちょうど同じように、切換装置１８を介して第１の非同期機２４に接続されている。したがって、この実施形態の場合にも、第１の非同期機２４が切換装置１８を介して電気的に直接に両同期電動機１２，３６のうちの一方に、すなわち第１の同期電動機１２に接続可能である。更に、第１の非同期機２４は永続的に電力変換装置１６を介して他の同期電動機、すなわち第２の同期電動機３６に接続されている。制御装置３４は、第１の運転状態（ＱＳＰ）の期間中において、第１の同期電動機１２と第１の非同期機２４とが気的に接続するように切換装置１８を制御する。第２の運転状態（ＤＰ）において、制御装置３４は第１の同期電動機１２と第１の非同期機２４との電気的接続の分離を生じさせる。第１の運転状態において、つまり準静的段階の期間中において、両同期電動機１２，３６は加工プロセス２２に影響を及ぼすように、つまりプレスを駆動するように働く。この場合に、第２の同期電動機３６は第２の運転状態、すなわち動的段階（ＤＰ）の期間中において加工プロセス２２の駆動を単独で成し遂げることができるように設計されている。したがって、電力変換装置１６は、第２の同期電動機３６の相応の電流需要に対して設計されている。したがって、準静的段階（ＱＳＰ）の期間中にも電力変換装置１６を介して、第２の同期電動機３６が取り出すよりも多い電流は流れず、準静的段階の期間中に必要とされるトルクを得るための高い電流は主として同期電動機１２によって取り出され、同期電動機１２に切換装置１８を介して供給される。切換装置１８の制御のために、制御装置３４が第１の運転状態と第２の運転状態との間の移行を検出する。
【００３２】
図３は、図２に示された駆動装置１０にほぼ対応する駆動装置の実施形態を示す。これと違って、電力変換装置１６は、もちろん第１の非同期機２４から、すなわち少なくとも間接的に機械的なエネルギーバッファ１４から給電されるのではなく、電源系統２０に接続されている電気的なエネルギーバッファ３８、すなわち、例えば大きなコンデンサまたはコンデンサ回路網を介して給電される。
【００３３】
同期電動機１２（図１）または第１の同期電動機１２（図２、図３）の調節のために、第１の非同期機２４のすべり特性からこのプロセス状態に用いられる回転数調節が導き出されることを指摘しておく。すべりに関しては、この場合に、第１の非同期機２４のすべり特性の勾配によって定められたゲインを有するＰ調節が得られる。投入時点では第１の非同期機２４の電気的回転周波数が同期電動機１２の電気的回転周波数よりも高い。この状態において第１の非同期機２４は発電機として働き、同期電動機１２に電気エネルギーを供給し、同期電動機１２がこの電気エネルギーを機械エネルギーの形でプロセス２２に供給する。両非同期機２４，２６を有する機械的なエネルギーバッファ１４において運動エネルギーを電気エネルギーに変換することによって生じる回転数急変は、このシステムに存在する（フライホイール２８の）慣性の適切な設計によって、予め設けられた許容範囲内に保つことができる。
【００３４】
上述の慣性は、第１の非同期機２４に結合されたフライホイール２８とフライホイール２８に機械的に結合された第２の非同期機２６とによって最適化することができる。したがって、フライホイール２８に共に結合された第２および第１の非同期機２６，２４の組み合わせが機械的なエネルギー蓄積装置つまりエネルギーバッファとして作用する。これによって、プロセスに起因して生じ得る系統からの電流ピークを回避することができる。なぜならば慣性質量が補償作用をもたらすからである。
【００３５】
その都度の運転状態の電力需要に合わせて、同期電動機１２を、直接的に第１の非同期機２４に接続するか、又は間接的に電力変換装置１６により第１の非同期機２４に接続するように切り換えることによって、電力変換装置を、いわば過剰設計することがもはや必要でなく、電力変換装置１６は第２の運転状態の少ない電流需要のみに合わせさえすればよい。それによって駆動装置の調達および設計コストを著しく低減することができる。
【００３６】
電力変換装置１６が同期電動機１２の電力供給を引き受けている第２の運転状態において、より小さい電力需要もしくは電流需要が存在する。例えば、加工プロセス２２としてのサーボプレスと関連した本発明の適用は、第２の運転状態の期間中において、第１の運転状態におけるトルクおよび電流需要に比べて３倍よりも少ないトルクおよび電流需要をもたらす。したがって、電流負担能力に関して電力変換装置１６をそれ相応に小さく設計することができる。
【００３７】
したがって、本発明による駆動装置１０は、従来技術の装置に比べて電力変換装置１６を小さく設計することができ、このことは投資コストおよび運転コストを少なくする。ほぼ一定の回転数で高い電力需要を有する第１の運転状態での運転期間中には、第１の非同期機２４と、フライホイール２８と、第２の非同期機２６とからなるシステムは、電源系統２０からの電力ピークが回避され、同期電動機１２のための大電力がほぼ一定の回転数で使用可能であるようにするので、駆動装置１０は全体としてロバストに動作する。可変回転数および少ない電力を有する第２の運転状態では全てが元のままであり、電力変換装置１６が同期電動機１２に可変電力を供給する。
【００３８】
したがって、本発明を要約すれば次のとおりである。少なくとも１つの同期電動機１２と、電力変換装置１６と、機械エネルギーを電流に変換するために第１の非同期機２４を含み電源系統から給電可能である機械的なエネルギーバッファ１４とを備えた駆動装置１０、ならびにこのような駆動装置１０の運転方法が提供される。この駆動装置もしくは運転方法において、エネルギーバッファ１４、特にそれの第１の非同期機２４が、切換装置１８を介して電気的に直接に少なくとも１つの同期電動機１２に接続可能である。したがって、駆動装置１０によって含まれる電力変換装置１６が切換装置１８のこの種の開閉状態においてバイパスされ、電力変換装置１６がそれに応じて切換装置１８のこの種の開閉状態において流れる電流に対して設計される必要がない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】切換装置を有する本発明による駆動装置の第１の実施形態を示すブロック図
【図２】切換装置を有する本発明による駆動装置の第２の実施形態を示すブロック図
【図３】切換装置を有する本発明による駆動装置の第３の実施形態を示すブロック図
【符号の説明】
【００４０】
１０        駆動装置
１２        同期電動機（第１の同期電動機）
１４        機械的エネルギーバッファ
１６        電力変換装置
１８        切換装置
２０        電源系統
２２        加工プロセス
２４        第１の非同期機
２６        第２の非同期機
２８        フライホイール
３０        第１の入力端
３２        第２の入力端
３４        制御装置
３６        第２の同期電動機
３８        電気エネルギーバッファ
【図１】
0005483892.tif 000002
【図２】
0005483892.tif 000003
【図３】
0005483892.tif 000004