DE10045291A1 - Verfahren und Schaltungsanordnung für den Anlauf eines permanenterregten Elektromotors - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten eines permanenterregten Elektromotors, bei dem die Umgebungs- und/oder die Motor- bzw. die Magnettemperatur durch einen oder mehrere Temperatursensoren erfaßt wird, wobei der Anlauf unter einer vorgegebenen Temperaturgrenze verzögert und in dieser Zeit der Motor vorgeheizt wird, um eine Entmagnetisierung beim Start zu vermeiden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft den Anlauf eines permanenterregten Elek­ tromotors. Solche Motoren werden gebaut, um die Motorkonstruktion zu ver­ einfachen und das magnetische Feld ohne zugeführte Energie zu erregen. Für die Erregung können verschiedene Permanentmagnete eingesetzt wer­ den. Verbreitet sind besonders die Ferrit-, Neodym- und Samariumkobaltmag­ nete. Übliche Realisierungsformen sind die gesinterten Magnetsegmente und -ringe sowie die kunststoffgebundenen Magnete. Die Motoren können als Gleichstrommotor (DC-Motor), bürstenloser AC- oder DC-Motor, elektronisch kommutierter (EC-)Motor, Schrittmotor oder als Synchronmotor ausgeführt werden.

Bei Gleichstrommotoren werden die Magnete im Ständer untergebracht. Bei den anderen Motorprinzipien, bei denen die Magnete im Läufer untergebracht sind, ist es besonders günstig, daß sich nicht nur die sonst notwendige Erre­ gungswicklung erübrigt, sondern auch die stromführenden Schleifringe und Bürsten. Da im Gegensatz zur elektrischen Erregung des magnetisches Fel­ des bei der Erregung durch Permanentmagnete keine Wärmeenergie ent­ steht, können höhere Energiedichte und dadurch bessere Motorausnutzung erreicht werden.

Nachteil der Permanentmagnete ist die Entmagnetisierungsgefahr. Übersteigt der Motorstrom eine bestimmte Grenze, können die Magnete irreversibel ge­ schwächt, mit anderen Worten, entmagnetisiert werden. Das kann zur Leis­ tungsminderung, eventuell sogar zur Betriebsunfähigkeit des Motors führen. Diese Stromgrenze hängt hauptsächlich von der Motorkonstruktion, beson­ ders von der Höhe des Luftspaltes, sowie von dem Magnetmaterial ab. Die Stromgrenze ist weiterhin von der aktuellen Rotorlage, von der Stromrichtung sowie davon abhängig, wie stark der Magnet bei seiner Aufmagnetisierung in die Sättigung gebracht worden ist.

Ein weiterer wichtiger Faktor ist die Betriebstemperatur. Die Entmagnetisie­ rungsgrenze ist nämlich stark temperaturabhängig. Gerade bei den meistver­ breiteten, kostengünstigen Ferritmagneten sinkt die Stromgrenze mit sinken­ der Temperatur. Da die Motoren im Betrieb selber Wärme erzeugen und so die Motortemperatur höher als die Umgebungstemperatur liegt, ist besonders der Anlauf aus dem kalten Zustand kritisch. Dazu kommt, daß viele Motoren beim Anlauf höhere Ströme aufnehmen. Das gilt besonders für netzgeführte permanenterregte Synchronmotoren. Stark gefährdet sind aber alle Motoren, die unter negativer Temperatur gestartet und betrieben werden. Als Beispiel seien hier nur die Motoren in der Kältetechnik und in der Verkehrstechnik (z. B. in Kfz-Anwendungen) erwähnt.

Stand der Technik

Es sind Verfahren und Vorrichtungen bekannt, die die Betriebstemperatur überwachen und einen Start bzw. den Betrieb unter einer bestimmten Tempe­ ratur verhindern. Andererseits sind auch Verfahren und Vorrichtungen zum Heizen von Elektromotoren bekannt.

DE 33 16 234 C2 beschreibt eine Stillstandsheizung für elektrische Maschi­ nen. Die Heizung wird mit einer separaten Heizwicklung gelöst, um die Bil­ dung von Feuchtigkeit durch Schwitzwasser in rotierenden elektrischen Ma­ schinen zu verhindern. Es handelt sich also um eine Stillstandsheizung, die mit Hilfe einer zusätzlichen Heizwicklung gelöst wird. Ihre Aufgabe ist, die Bil­ dung von Feuchtigkeit zu verhindern, und nicht der Schutz gegen die Entma­ gnetisierung vom Permanentmagnet.

EP 0 572 431 B1 beschreibt eine Motorstillstandsheizung für einen Spalt­ rohrmotor zum Antrieb einer Kreiselpumpe. Für die Stillstandsheizung wird eine Hilfsspannung von einem dem sanften Motoranlauf dienenden, mit einer Thyristorsteuerung ausgestatteten Gerät geliefert. Es handelt sich also um eine Asynchronmaschine und nicht um einen permanenterregten Elektromo­ tor.

DE 40 28 765 A1 beschreibt eine Heiz- und Kühleinrichtung für Spaltrohrmo­ toren, bei der die Heizung nicht elektrisch, sondern durch in einen Heizmantel zugeführtes Heizmedium gelöst wird.

DE 196 37 384 C1 beschreibt ein Verfahren zum Beheizen einer elektrischen Maschine während deren Stillstandszeiten, um eine Energieeinsparung zu erreichen, nicht aber um die Entmagnetisierungsgefahr zu mindern.

EP 0 741 443 A1 beschreibt eine Stillstandsheizung für eine geschlossene elektrische Maschine. Die Heizung wird durch ein separates, elektrisch ge­ speistes Heizelement gelöst, das mittels Halteelementen an einem im Stän­ dergehäuse der Maschine festgeklemmten, mit einem Trennschlitz versehe­ nen Spreizring gehalten ist.

EP 0 573 658 A1 beschreibt ein Verfahren zur Verminderung der Entmagneti­ sierung und zur Regelung für einen elektrischen Motor, bevorzugt für einen Servomotor in Industrie-Roboter. Nach diesem Verfahren wird die Motortem­ peratur oder die Umgebungstemperatur gemessen. Eine übergeordnete Steuerung schaltet den Motor unter der kritischen Temperatur ab. Es wird auch eine weitere Methode beschrieben, wonach die Steuerung unter dieser Temperatur eine separate Heizung für den Motor einschaltet. Es handelt sich hier also um eine Heizung im Betrieb. Die separate Heizung wird bei extrem niedrigen Temperaturen eingesetzt, wo die Eigenerwärmung des Motors nicht ausreicht, die Motortemperatur über dem kritischen Wert zu halten.

JP 62081951 beschreibt einen DC-Motor, dessen Temperatur durch einen im Stator plazierten Sensor erfaßt wird. Die Motorsteuerung besteht aus einem Drehmomentsensor, einer Drehmoment-Berechnungseinheit und einem Trei­ berschaltkreis für den Motor. Sinkt die Temperatur während des Betriebs un­ ter einen vorgegebenen Wert, wird ein zusätzliches Heizelement durch eine Heizelement-Steuereinheit eingeschaltet, um die Motortemperatur zu erhöhen und dadurch eine Entmagnetisierung zu verhindern.

JP 62081950 beschreibt einen DC-Motor, dessen Temperatur durch einen im Stator plazierten Sensor erfaßt wird. Die Motorsteuerung besteht aus einem Drehmomentsensor, Drehmoment-Berechnungseinheit, und Treiberschalt­ kreis für den Motor. Sinkt die Temperatur während des Betriebs unter einem vorgegebenen Wert, wird der Motorstrom begrenzt, um eine Entmagnetisie­ rung zu verhindern.

Bei DC-Motoren, bei elektronisch kommutierten, sog. EC-Motoren und bei bürstenlosen DC- und AC-Motoren kann die Elektronik den Motorstrom ein­ fach begrenzen. Bei permanenterregten, netzgeführten Synchronmotoren steht während des Anlaufes eine solche Möglichkeit für die exakte Begren­ zung des Motorstromes nicht zur Verfügung.

EP 0 574 823 B1, EP 0 654 890 B1, EP 0 666 639, EP 0 682 404 A2, DE 195 33 076 A1, DE 195 33 344 A1, DE 197 01 856 A1 und EP 0 872 949 A2 beschreiben Startvorrichtungen für Synchronmotoren, die aus einer Steuerung, aus Sensoren (typischerweise Lagesensor für die Ro­ torposition, Sensor für die Netzspannung und ev. einem Stromsensor für den Motorstrom) und aus einem oder mehreren statischen Schaltern (vorzugs­ weise Triacs) bestehen. Wenn die Steuerung den Schalter eingeschaltet hat, kann sie den Strom nicht mehr beeinflussen, der statische Schalter (Thyristor oder Triac) ist durch seine Steuerelektrode nicht abschaltbar. Er leitet den Strom solange, wie sich die Stromrichtung nicht ändert. Die Steuerung kann den Strom auch in dem Fall nicht abschalten, wenn sie erkennt, daß der Strom eine kritische Grenze überschritten hat und eine Entmagnetisierung droht. Die permanenterregten Synchronmotoren, die mit Hilfe einer auf stati­ sche Schalter basierenden Startvorrichtung anlaufen, sind also beim Anlauf besonders gefährdet. DE 195 33 344 A1 und DE 197 01 856 A1 weisen auf die Entmagnetisierungsgefahr hin. Ein temperaturabhängiges Steuerverfah­ ren für solche Motoren ist aber aus dem Stand der Technik nicht bekannt.

Für Synchronmotoren mit Ferritmagneten ist der kritischste Punkt für die Ent­ magnetisierung der Anlauf bei niedriger Umgebungstemperatur. Es reicht schon eine relativ kurze Überschreitung der Stromgrenze für die Teilent­ magnetisierung des Motors. Bei auch nur geringfügig entmagnetisiertem Ro­ tor sinkt die vom Rotor induzierte Polradspannung und steigen die Motorströ­ me. Bei der nächsten Einschaltung kann sich die Entmagnetisierung durch die vergrößerten Ströme verschärfen, bis der Motor betriebsunfähig wird.

Um die Entmagnetisierungsfestigkeit auch im kalten Startzustand zu errei­ chen, kann man weiterhin den magnetischen Kreis überdimensionieren oder teures, unempfindlicheres Magnetmaterial einsetzen (z. B. gesinterte Ferrit­ segmente statt kunstoffgebundenes Ferrit oder Neodym statt Ferrit). Beide Lösungen erhöhen die Herstellkosten nicht unwesentlich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige elektronische Lösung zur Verhinderung der Entmagnetisierung beim Start in kaltem Zustand zu finden. Dabei soll die Motorkonstruktion nicht oder nicht wesentlich geändert werden, um die Herstellkosten des Motors nicht zu er­ höhen.

Erfindungsgemäß wird das Problem dadurch gelöst, daß die Motortemperatur vor dem Start erfaßt wird und bei Bedarf der Anlauf verzögert und der Motor vorgeheizt wird, bis die Motortemperatur einen sicheren Start ermöglicht. Die Lösung ist hauptsächlich für Anwendungen gedacht, bei denen die Eigen­ erwärmung des Motors im Normalbetrieb genügt, die Motortemperatur soweit zu erhöhen, daß keine erhöhte Entmagnetisierungsgefahr mehr besteht. Für die Vorheizung werden bevorzugt die normalen Motorwicklungen genutzt. Dabei wird der Strom in der Heizphase so begrenzt, daß keine Entmagnetisie­ rung entsteht. Die Stromrichtung bzw. der bestromte Strang bei einem mehr­ strängigen Motor können so gewählt werden, daß der Strom möglichst ma­ gnetisierend und nicht entmagnetisierend wirkt. Damit können relativ hohe Ströme fließen, ohne daß der Permanentmagnet entmagnetisiert wird. So kann die Betriebstemperatur schneller erreicht werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch mit der Betriebselektronik des Motors gelöst werden, so daß keine zusätzlichen Vorrichtungen notwendig sind. Diese Elektronik kann extern oder intern (also im Motor integriert) unter­ gebracht werden. Die Elektronik kann die Heizphase mit einem Meldesignal der eventuell vorhandenen übergeordneten Steuerung melden. Existiert eine Buskommunikation zwischen dieser Elektronik und der übergeordneten Steuerung, kann sie auch für diese Meldung genutzt werden. Besonders bei externer Elektronik ist es empfehlenswert, die Heizphase mit einem optischen Signal (z. B. LED) oder mit Klartextanzeige (z. B. LCD) anzuzeigen.

Anhand der Zeichnungen soll im folgenden die Erfindung beispielhaft genauer erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Anlaufelektronik eines per­ manenterregten Synchronmotors nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 ein Diagramm zur Darstellung der Sensorsignale und des Wick­ lungsstromes bei der Synchronisation des Synchronmotors,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anlauf­ elektronik,

Fig. 4 ein Ablaufschema zur Erläuterung eines Algorithmus für die Vermeidung der Entmagnetisierung des Permanentmagneten.

In Fig. 1 ist eine aus dem Stand der Technik bekannte Schaltungsanordnung für den Anlauf eines permanenterregten Synchronmotors dargestellt. Die Ein­ phasenwicklung 1 des Motors ist mit einer Anzapfung gefertigt. Die statischen Schalter 2 und 3, vorzugsweise Triacs, verbinden den Motor mit dem Wech­ selstromnetz. Die Steuerung der Leistungsschalter 2 und 3 übernimmt die Steuereinheit 4, vorzugsweise ein Mikrocontroller. Für die Steuerung benötigt die Steuereinheit 4 die Signale der Sensoren 5 und 6. Der Spannungssensor 5 liefert die Polarität der Netzspannung, der Läufersensor 6, vorzugsweise ein Hall-Sensor, die Rotorlage-Information. Während des Anlaufes ist der Schal­ ter 3 aktiv. (Über das Steuerverfahren siehe zum Beispiel: Lelkes, Krotsch: Energy saving mains-fed PM synchronous motor with integrated solid state starter. PCIM 2000 Nürnberg, proceedings pp. 257-262.) Wurde die Syn­ chrondrehzahl erreicht, schaltet die Steuereinheit 4 den Schalter 3 ab und schaltet den Schalter 2 dauerhaft ein. Damit wird die ganze Motorwicklung 1 an das Netz geschaltet. Der Motor läuft netzgeführt mit konstanter Drehzahl und einem hohen Wirkungsgrad.

Fig. 2 zeigt die Ausgangssignale des Spannungssensors 5 (Kanal A: Polarität der Netzspannung) und des Läufersensors (Kanal B: Hall-Signal), sowie den Strom in der Motorwicklung 1 (Kanal C). Bevor die Steuereinheit 4 vom Schal­ ter 3 auf Schalter 2 umgeschaltet hat, fließen in der Motorwicklung 1 wesent­ lich größere Ströme. Durch die Anzapfung ist zwar die wirksame Windungs­ zahl reduziert, die überproportional größeren Ströme (Kanal C) können den Motor in kaltem Zustand entmagnetisieren. Vergrößert man die Windungszahl in der Anzapfung, werden zwar die Ströme kleiner, damit verkleinert sich aber auch das Anlaufmoment. Dadurch könnte man eine Entmagnetisierung ver­ meiden, der Motor wäre aber nicht mehr in der Lage, bei voller Last anzulau­ fen.

Erfindungsgemäß wird deshalb die Schaltungsanordnung mit einem Tempe­ ratursensor 7 ergänzt. Fig. 3 zeigt die erweiterte Schaltungsanordnung. Die Steuereinheit 4 wertet vor einem Anlauf das Signal des Temperatursensors 7 aus. Ist die Temperatur kleiner, als ein vorgegebener Grenzwert, verzögert sie den Start und heizt den Motor den Ansprüchen 1 bis 3 entsprechend auf.

Der Temperatursensor 7 müßte idealerweise direkt die Temperatur des Per­ manentmagneten erfassen. Bei Gleichstrommotoren sind die Magnete im Ständer untergebracht, deshalb kann die Magnettemperatur mit im Ständer befestigten Temperatursensoren (z. B. Bimetallschalter, PTC, NTC usw.) ziemlich genau und ohne große Zeitverschiebung gemessen werden. Bei den anderen Motortypen (z. B. bei Synchronmotoren oder bürstenlosen AC- oder DC-Motoren), bei denen die Magnete auf den Läufer montiert sind, ist die Magnettemperatur ohne sehr aufwendige Verfahren (z. B. Temperatursen­ soren im Läufer und Datenübertragung durch Schleifringe oder durch magne­ tische oder optische Signalübertragung) nicht direkt meßbar. Man kann aber die Umgebungstemperatur, bei Lüfter- und Pumpenanwendungen die Tempe­ ratur des zu fördernden Mediums oder die Statortemperatur des Motors (z. B. die Wicklungstemperatur) messen. Den Anlauf darf man allerdings nur dann erlauben, wenn man sicher sein kann, daß die Magnettemperatur den kriti­ schen Grenzwert überschritten hat. Vorzugsweise können eine höhere Grenz­ temperatur definiert und/oder eine zusätzliche Wartezeit mit Vorheizung nach dem Überschreiten des Grenzwertes eingeführt werden.

Falls die Wicklungstemperatur gemessen wird, kann der Meßwert gleichzeitig auch für den Schutz gegen Überhitzung der Wicklung eingesetzt werden. Vorteilhaft für diesen Zweck kann ein linearer Temperatursensor eingesetzt werden. Eine weitere Möglichkeit der Temperaturerfassung ist, den Wider­ stand der Statorwicklung 1 zu messen oder aus Meßwerten (z. B. Spannung und Strom) zu errechnen. Aus dem Widerstandswert der Wicklung 1 ist dann auch die Wicklungstemperatur zu errechnen. Wird die Steuerungselektronik für eine kompakte Ausführung in den Motor integriert, kann der Temperatur­ sensor 7 (z. B. Bimetallschalter, PTC, NTC usw.) auch an der Grundplatine der Elektronik plaziert werden.

Fig. 4 zeigt ein mögliches Ablaufschema für den erfindungsgemäßen Algo­ rithmus zur Vermeidung der Entmagnetisierung des Permanentmagneten. Ist beim Start die Motortemperatur T_Motor niedriger als ein vordefinierter Grenzwert T_Grenze, beginnt die Steuereinheit 4 nicht mit dem Anlauf, sondern heizt den Motor vor. Ist die gewünschte Temperatur erreicht, kann die Steuereinheit 4 den tatsächlichen Anlauf starten. Beim Normalbetrieb sind die Motorströme meistens kleiner als während der Beschleunigung in der Anlaufphase. Die vom Motor im Normalbetrieb erzeugte Wärme reicht für die meisten Anwen­ dungen, die Motortemperatur so hoch zu halten, daß die Motorströme nicht zu einer Entmagnetisierung führen können. Bei einem netzgeführten Synchron­ motor ist die Betriebsdrehzahl mit der Synchrondrehzahl gleich. Wird diese Synchrondrehzahl erreicht, springt der Motor in den Synchronismus und läuft mit seiner Synchrondrehzahl weiter (Normalbetrieb). In diesem Synchronbe­ trieb sind die Motorströme wesentlich kleiner, als während des Anlaufes. Auch wenn die effektive Windungszahl größer ist, als beim Anlauf, wird eine Ent­ magnetisierung im Synchronbetrieb durch die kleineren Ströme und die er­ höhte Motortemperatur verhindert.

Das in Fig. 4 dargestellte Verfahren für den Anlauf von Elektromotoren kann nicht nur bei dem als Beispiel genannten Synchronmotor, sondern bei jedem permanenterregten Motor (Gleichstrommotor, elektronisch kommutierter Mo­ tor, bürstenloser DC- und AC-Motor, Schrittmotor usw.), insbesondere mit Ferritmagneten, eingesetzt werden. Das Verfahren ist geeignet sowohl für den Anlauf von Innenläufer- als auch von Außenläufermotoren. Das erfin­ dungsgemäße Anlaufverfahren wird bevorzugt mit Hilfe eines monolithisch integrierten Bausteines (Mikroprozessor, Mikrocontroller, FPGA, PLD, ASIC,. . .) realisiert.

Die Vorheizung wird bevorzugt ohne zusätzliche Heizvorrichtung durchge­ führt. Dafür kann die Motorwicklung selber benutzt werden. Dazu soll eine Bestromung gewählt werden, bei der die Ströme soweit begrenzt sind, daß sie auch bei der kleinsten erlaubten Motortemperatur nicht zur Entmagnetisie­ rung führen können.

Bei einem Synchronmotor nach Fig. 3 kann der Heizstrom mit den statischen Schaltern erzeugt werden. Dabei können mehrere Heizstrategien realisiert werden. Die Steuereinheit 4 kann zum Beispiel den Schalter 3 nach einem der aus dem Stand der Technik bekannten Anlaufverfahren steuern, mit dem Unterschied, daß das Verfahren mit einer Phasenanschnittsteuerung kombi­ niert wird. Für die Heizphase wird dafür ein minimaler Anschnittwinkel defi­ niert. Der statische Schalter (z. B. Triac) wird nur dann gezündet, wenn das Anlaufverfahren und die Phasenanschnittsteuerung gleichzeitig eine Zündung erlauben. Diese zusätzliche Phasenanschnittsteuerung sorgt dafür, daß die kritische Stromgrenze in der Heizphase nicht überschritten wird. Dieser Strom ist soweit begrenzt, daß der Motor nur eine unter der Synchrondrehzahl lie­ gende Arbeitsdrehzahl erreicht. Ist die Heizphase abgeschlossen, kann die Steuereinheit 4 nach dem ursprünglichen Anlaufverfahren, ohne die zusätzli­ che Begrenzung durch den minimalen Anschnittwinkel, den Motor bis zu sei­ ner Synchrondrehzahl beschleunigen.

Ein sich drehender Motor hat meistens eine bessere Kühlung, als wenn er steht. Das gilt besonders für solche Lüfteranwendungen, bei denen der Motor im Kühlstrom der geförderten Luft sitzt. In diesem Fall verhindert die bessere Kühlung bei niedriger Umgebungstemperatur, daß der Motor schnell die Be­ triebstemperatur erreicht. Für die Heizphase ist es deshalb oft vorteilhafter, wenn der Heizstrom den Motor nicht zum Drehen bringt. Eine Möglichkeit da­ zu ist, die Bestromung der Motorwicklung 1 mit einem Wechselstrom, dessen Frequenz der Frequenz des Versorgungsnetzes (meistens 50 oder 60 Hz) entspricht, vorzunehmen. Dieser Wechselstrom erzeugt bei einem stehenden Motor nur Pendelmomente, deshalb kann der Motor keine nennenswerte Drehgeschwindigkeit erreichen. Die Größe des Heizstromes kann durch eine Phasenanschnittsteuerung begrenzt werden. Diese Phasenanschnittsteue­ rung wird erfindungsgemäß ohne zusätzliche Vorrichtungen, durch den in der Schaltungsanordnung sowieso vorhandenen statischen Schalter 2 oder 3 durchgeführt, wobei die Steuerung des Schalters nach dem Phasenanschnitt­ steuerungsprinzip die Steuereinheit 4 übernimmt.

Eine weitere Möglichkeit ist die Bestromung der Motorwicklung 1 mit einem pulsierenden Gleichstrom. So ein Gleichstrom kann erzeugt werden, wenn der statische Schalter 2 oder 3 nur bei jeder zweiten Halbwelle eingeschaltet wird. Der Heizstrom kann dabei genauso durch eine Phasenanschnittsteuerung begrenzt werden. In einer weiteren, vorteilhaften Ausführung wird der An­ schnittwinkel von einem anfänglichen großen Wert kontinuierlich oder stufen­ weise bis zu einem für diese Heizphase definierten Grenzwert verkleinert. Die Änderungsgeschwindigkeit des Heizstromes kann so ausgewählt werden, daß sich der Rotor aus beliebiger Startposition in die von der Stromrichtung des Heizstroms abhängige Vorheizungsrotorlage bewegen kann, in der der Heiz­ strom magnetisierend und nicht entmagnetisierend wirkt. Dadurch kann mit dieser Methode ein größerer Heizstrom eingestellt werden, ohne mit Entma­ gnetisierung rechnen zu müssen. Die Sicherheit kann erhöht werden, wenn die Polarität des Heizstromes anhand der vom Läufersensor 6 erfaßten an­ fänglichen Rotorposition so ausgewählt wird, daß der Heizstrom von Anfang an möglichst magnetisierend und nicht entmagnetisierend wirkt.

Bei anderen, transistorisierten Schaltungen, wie zum Beispiel bei elektronisch kommutierten Motoren, bürstenlosen AC- und DC-Motoren, permanenterreg­ ten Schrittmotoren, ist eine Bestromung mit einem Gleichstrom in der Heiz­ phase genauso vorteilhaft. Die Größe des Gleichstromes kann hier mit einem der bekannten Modulationsverfahren, wie zum Beispiel mit Pulsweitenmodu­ lation bestimmt werden. Dabei ist es möglich, die Größe des Heizstromes durch die Änderung des Taktverhältnisses von einem anfänglichen kleineren Strom langsam zu erhöhen, damit sich der Rotor so ausrichten kann, daß der Heizstrom magnetisierend und nicht entmagnetisierend wirkt.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungs­ beispiele beschränkt, sondern umfaßt auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen.

Claims (12)

1. Verfahren zum Starten eines permanenterregten Elektromotors, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgebungs- und/oder die Motor- bzw. die Magnettemperatur durch einen oder meh­ rere Temperatursensoren erfaßt wird und unter einer vorgegebenen Temperaturgrenze der Anlauf verzögert und in dieser Zeit der Motor vorgeheizt wird, um eine Entmagnetisierung beim Start zu vermeiden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorheizung ohne zusätzliche Vorrichtung im Motor, durch die Bestromung der Motorwicklung bzw. eines Teils der Motorwicklung ge­ schieht, wobei die Größe dieses Heizstromes so ausgewählt wird, daß eine Entmagnetisierung der Permanentmagnete sicher vermieden wer­ den kann.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der permanenterregte Motor ein netzbetriebener Synchronmotor ist, des­ sen Start durch eine geeignet gesteuerte Thyristor- oder Triac- Schaltung gelöst wird und die selbe Schaltung in der Vorheizphase den Heizstrom liefert.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter in der Heizphase nach dem normalen Anlaufverfahren ge­ steuert wird, wobei ein zusätzlicher, minimaler Anschnittwinkel einge­ fügt wird, der den Motorstrom während der Vorheizphase begrenzt.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizstrom ein Wechselstrom ist, dessen Frequenz der Frequenz des Versorgungsnetzes entspricht und die Größe des Heizstromes durch die Steuerung des Leistungsschalters nach dem Phasenanschnitt­ steuerungsprinzip eingestellt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungsschalter nur bei jeder zweiten Netzhalbwelle eingeschaltet wird, wodurch der Heizstrom ein pulsierender Gleichstrom ist, dessen Größe durch einen zusätzlichen Phasenanschnitt eingestellt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Motorstrom in der Vorheizphase durch die Erniedrigung des Phasen­ anschnittwinkels von einem kleinen anfänglichen Wert langsam erhöht wird und die Änderungsgeschwindigkeit des Motorstromes so ausge­ wählt ist, daß sich der Rotor aus beliebiger Startposition in die von der Stromrichtung der Heizstrom abhängige Vorheizungsrotorlage bewe­ gen kann, in der Lage der Heizstrom nicht entmagnetisierend wirkt.

8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der permanenterregte Motor ein elektronisch kommutierter Motor ist und die Kommutierungselektronik in der Vorheizphase durch Modu­ lation der Motorspannung einen begrenzten Heizstrom in der Motor­ wicklung erzeugt.

9. Verfahren nach dem Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Motorstrom in der Vorheizphase ein Gleichstrom ist, dessen Größe durch die Erhöhung des Taktverhältnisses von einem kleinen anfänglichen Wert langsam erhöht wird und die Änderungsgeschwin­ digkeit des Motorstromes so ausgewählt ist, daß sich der Rotor aus be­ liebiger Startposition in die von der Stromrichtung der Heizstrom ab­ hängige Vorheizungsrotorlage bewegen kann, in der der Heizstrom nicht entmagnetisierend wirkt.

10. Schaltungsanordnung zum Starten eines permanenterregten Elek­ tromotors, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit 4 das Signal eines Temperatursensors 7, der die Umge­ bungs-, die Motor- oder die Magnettemperatur mißt, auswertet und den Anlauf unter einer vorgegebenen Temperaturgrenze verzögert und in dieser Zeit den Motor vorheizt, damit eine Entmagnetisierung beim Start vermieden wird.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Temperatursensor 7 die Wicklungstemperatur des Motors mißt, und neben der für die Entmagnetisierung kritischen nied­ rigen Temperatur auch die für die Wicklung 1 gefährlich hohen Tempe­ raturen erfaßt, wobei der Motor bei Übertemperatur abgeschaltet wird.

12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schaltung für den temperaturabhängigen Anlauf im Motor integriert wird.