DE10100159A1

DE10100159A1 - Brushless DC drive

Info

Publication number: DE10100159A1
Application number: DE10100159A
Authority: DE
Inventors: Harald Witzig
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-03-01
Filing date: 2001-01-03
Publication date: 2001-10-04

Abstract

The invention relates to a brushless DC-drive, with a synchronous motor, comprising a multi-phase armature winding (12) and a switch device (11), controlled by an electronic controller (16), connected in series with the armature winding (12) for commutating said armature winding (12). According to the invention, separating means (19) are provided to force a fail-safe operation with simple circuitry and without external components in the armature winding (12), said separating means are activated in case of failure and separate the connections between the winding phases (13), preferably at the star point (20).

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einem bürstenlosen Gleichstromantrieb nach dem Oberbegriff des Patentan spruchs 1.The invention is based on a brushless DC drive according to the preamble of the patent saying 1.

In Kraftfahrzeugen werden permanenterregte, bürstenlose Gleichstromantriebe zu vielfältigen Zwecken, darunter auch für elektrische Servolenkungen, verwendet. Diese Gleichstromantriebe weisen einen Synchronmotor mit einer vorzugsweise in Stern geschalteten Stator- oder Ankerwicklung und einem permanenterregten Rotor auf. Die Ankerwicklung ist über einen Umrichter in Brückenschaltung mit sechs Halbleiter- Leistungsschaltern an das Gleichspannungsnetz angeschlossen. Der die Kommutierung der Ankerwicklung bewirkende Wechselrichter wird von einem elektronischen Steuergerät angesteuert. Ein Beispiel für einen an einem Gleichspannungsnetz betriebenen Synchronmotor ist in der DE 37 09 168 A1 beschrieben.In vehicles are permanently excited, brushless DC drives for a variety of purposes, including used for electric power steering. This DC drives have a synchronous motor with a preferably stator or armature winding connected in star and a permanent magnet rotor. The armature winding is via a converter connected to a bridge with six Semiconductor circuit breakers to the DC voltage network connected. The commutation of the armature winding effecting inverter is controlled by an electronic Control device controlled. An example of one on one DC synchronous motor operated in the DE 37 09 168 A1 described.

Treten in der Ankerwicklung und/oder in den Leistungsschaltern Fehler auf, so kann der Gleichstromantrieb ein dauerhaftes elektromagnetisches Bremsmoment erzeugen, ohne daß eine Gleichspannung angelegt ist, da nunmehr der Synchronmotor als Generator gegen einen niederohmigen Lastwiderstand arbeitet. In vielen Anwendungsfällen beeinträchtigt ein solches Bremsmoment die Funktion des Aggregats oder Systems, in dem der Gleichstromantrieb eingesetzt ist. So erzwingt z. B. bei elektrischen Servolenkungen das im Fehlerfall auftretende Bremsmoment erhebliche, vom Fahrer aufzubringende Lenkkräfte, die nicht akzeptiert werden können. Es ist daher bekannt, an solchen Gleichstromantrieben Einrichtungen vorzusehen, die im Fehlerfall zu einem sog. Fail-Silent-Verhalten des Gleichstromantriebs führen, d. h., daß der Gleichstromantrieb keinen störenden oder nachteiligen Einfluß auf das Aggregat oder des System ausübt, dieses also so arbeitet, als ob der Antrieb nicht vorhanden wäre.Occur in the armature winding and / or in the Circuit breakers fail, so the DC drive generate a permanent electromagnetic braking torque, without a DC voltage being applied, since the Synchronous motor as a generator against a low-resistance Load resistance works. In many applications such a braking torque affects the function of the Unit or system in which the DC drive is inserted. So z. B. in electrical Power steering the braking torque occurring in the event of a fault significant steering forces to be applied by the driver that are not can be accepted. It is known, therefore, on such DC drives to provide facilities that in Failure of a so-called fail-silent behavior of the Lead DC drive, d. that is, the DC drive no disruptive or adverse influence on the unit or the system, so it works as if the Drive would not exist.

Bei einer bekannten elektrischen Servolenkung wird zur Erzeugung des angestrebten Fail-Silent-Verhaltens eine mechanische Kupplung verwendet, über die die Abtriebswelle des Synchronmotors in das Lenkgetriebe eingreift. Im Fehlerfall wird die Kupplung geöffnet und somit der Motor vom Lenksystem abgekoppelt.In a known electric power steering Generation of the desired fail-silent behavior mechanical clutch used through which the output shaft of the synchronous motor engages in the steering gear. in the In the event of a fault, the clutch is opened and the motor from Steering system disconnected.

Advantages of the invention

Der erfindungsgemäße bürstenlose Gleichstromantrieb mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, daß das gewünschte Fail-Silent-Verhalten des Gleichstromantriebs ohne teure externe Bauelemente, wie sie mechanische Kupplungen darstellen, mit einfachen Schaltungsmaßnahmen im Antrieb selbst erreicht wird. Damit wird der Gleichstromantrieb kompakter und benötigt weniger Bauraum, so daß er vielseitiger einsetzbar ist. Die Zusatzkosten, die für das erwünschte Verhalten des Gleichstromantriebs im Fehlerfall aufzubringen sind, sind deutlich reduziert.The brushless DC drive according to the invention with the Features of claim 1 has the advantage that Desired fail-silent behavior of the DC drive without expensive external components such as mechanical couplings represent, with simple circuit measures in the drive itself is achieved. This is the DC drive more compact and requires less installation space, so that it is more versatile. The additional cost for that desired behavior of the DC drive in the event of a fault are significantly reduced.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Patentanspruchs 1 angegebenen Gleichstromantriebs möglich.By the measures listed in the other claims are advantageous further developments and improvements in Claim 1 specified DC drive possible.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Trennmittel zum Auftrennen der Verbindungen zwischen den Wicklungsphasen der Ankerwicklung durch eine Steuereinheit, die den Fehlerfall erkennt, aktivierbar.According to a preferred embodiment of the invention the separating means for separating the connections between the Winding phases of the armature winding by a control unit, that detects the fault, can be activated.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist hierzu die Steuereinheit in jeder Verbindungsleitung zwischen der als Brückenschaltung mit Halbleiterschaltern ausgebildeten Schaltvorrichtung und der Ankerwicklung angeordnete Meßshunts auf. In gleichzeitigen Sperrphasen aller Halbleiterschalter werden die über die Meßshunts fließenden Ströme gemessen, und bei Auftreten eines signifikant von Null abweichenden Stromwerts in einem der Meßshunts gibt die Steuervorrichtung ein Aktivierungssignal an die Trennmittel aus. Eine solche Ausbildung der Steuereinheit, mit der in der Schaltvorrichtung auftretende Fehler erkannt werden, hat den Vorteil, daß die bereits aus anderen Gründen zur Strommessung in dem Gleichstromantrieb vorhandenen Meßshunts zur Erkennung des Fehlerfalls herangezogen werden können, wodurch sich der Schaltungsaufwand weiter reduziert. Fehler in der Ankerwicklung selbst können z. B. durch Messen des an der Abtriebswelle des Synchronmotors abgegebenen Bremsmoments erfaßt werden, was bei elektrischen Servolenkungen von Vorteil ist, da in den Stellgliedern der elektrischen Lenkvorrichtungen bereits Sensoren zur Messung der an den Eingangs- und Ausgangswellen auftretenden Drehmomente vorhanden sind.According to an advantageous embodiment of the invention the control unit in each connecting line between the as a bridge circuit with semiconductor switches trained switching device and the armature winding arranged measuring shunts. In simultaneous blocking periods all semiconductor switches are the measuring shunts flowing currents measured, and when a current value significantly different from zero in one of the The control device gives measurement shunts an activation signal release agents. Such training the Control unit with which occurs in the switching device Errors detected have the advantage that they are already out other reasons for current measurement in the DC drive existing measuring shunts to detect the fault can be used, whereby the Circuit effort further reduced. Error in the Armature winding itself can, for. B. by measuring the at the Output shaft of the synchronous motor output braking torque be detected, what with electric power steering The advantage is that in the actuators the electrical Steering devices already have sensors for measuring at the Torques occurring on input and output shafts available.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist bei einer Sternschaltung der Ankerwicklung die Steuereinheit Meßshunts auf, die jeweils eine Wicklungsphase der Ankerwicklung mit dem Sternpunkt verbinden. Die Steuereinheit mißt fortlaufend die über die Meßshunts fließenden Ströme nach Betrag und Phase und addiert die Shuntströme vektoriell. Bei einem signifikanten Abweichen des Additionsergebnisses von Null gibt die Steuereinheit ein Aktivierungssignal an die Trennmittel. Mit einer solchen Steuereinheit werden sowohl Fehler in der Halbleiter-Schaltvorrichtung als auch Fehler in der Ankerwicklung erkannt und entsprechend die Trennmittel aktiviert.According to an advantageous embodiment of the invention in the case of a star connection of the armature winding, the control unit Measuring shunts, each with a winding phase Connect the armature winding to the star point. The control unit continuously measures the currents flowing over the measuring shunts according to amount and phase and add the shunt currents vectorially. If the addition result deviates significantly from zero, the control unit sends an activation signal to the Release agent. With such a control unit, both Errors in the semiconductor switching device as well as errors in recognized the armature winding and accordingly the release agent activated.

Gemäß vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung können die Trennmittel so ausgebildet sein, daß sie eine irreversible oder reversible Auftrennung der Verbindungen zwischen den Wicklungsphasen der Ankerwicklung bewirken. Eine irreversible Auftrennung kann mittels pyrotechnischer Sprengladungen oder mittels Schmelzsicherungen herbeigeführt werden. Für die reversible Auftrennung werden elektrische Kontakte verwendet, die elektronisch oder mechanisch steuerbar sind. Bei Ankerwicklungen in Sternschaltung wird der Sternpunkt aufgetrennt, bei Ankerwicklungen in Dreieckschaltung muß jede Wicklungsphase von den Wicklungsanschlüssen abgetrennt werden.According to advantageous embodiments of the invention the release agent be designed so that it is a irreversible or reversible separation of the compounds between the winding phases of the armature winding. A irreversible separation can be done using pyrotechnic Explosive charges or by means of fuses become. For reversible separation, electrical Contacts used electronically or mechanically are controllable. With armature windings in star connection the neutral point is separated, for armature windings in Delta connection must each winding phase of the Winding connections are disconnected.

drawing

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:The invention is illustrated in the drawing Exemplary embodiments in the following description explained. Show it:

Fig. 1 ein Schaltbild eines bürstenlosen Gleichstromantriebs, Fig. 1 is a circuit diagram of a brushless direct-current drive,

Fig. 2 ein Schaltbild einer modifizierten Ankerwicklung für den Gleichstromantrieb in Fig. 1, Fig. 2 is a circuit diagram of a modified armature winding of the direct current drive in Fig. 1,

Fig. 3 ein Schaltbild der Ankerwicklung des Gleichstromantriebs in Fig. 1 mit modifizierter Steuereinheit zum Ansteuern von Trennmitteln zum Auftrennen der Ankerwicklung, Fig. 3 is a circuit diagram of the armature winding of the direct-current drive in Fig. 1 with a modified control unit for controlling separation means for separating the armature winding,

Fig. 4 und 5 jeweils eine gleiche Darstellung wie in Fig. 2 gemäß zweier weiterer Ausführungsbeispiele. FIGS. 4 and 5 are each a similar view as in Fig. 2 according to two additional embodiments.

Description of the embodiments

Der in Fig. 1 im Prinzipschaltbild dargestellte bürstenlose Gleichstromantrieb weist einen Synchronmotor auf, der mittels einer Schaltvorrichtung 11 zum elektronischen Kommutieren an einer Gleichspannungsquelle 10 betrieben wird. Der hier nur mit seiner Stator- oder Ankerwicklung 12 dargestellte Synchronmotor weist in bekannter Weise einen die Ankerwicklung 12 aufnehmenden Stator oder Ständer und einen im Stator drehenden Rotor oder Läufer mit Permanentmagnetpolen auf. Die dreiphasig ausgeführte Ankerwicklung 12 weist im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 drei in Stern geschaltete Wicklungsphasen 13 auf, deren Anschlüsse 1, 2 und 3 über Verbindungsleitung 14 mit der Schaltvorrichtung 11 verbunden sind.The brushless DC drive shown in the basic circuit diagram in FIG. 1 has a synchronous motor which is operated by means of a switching device 11 for electronic commutation at a DC voltage source 10 . The synchronous motor shown here only with its stator or armature winding 12 has, in a known manner, a stator or stator receiving the armature winding 12 and a rotor or rotor with permanent magnet poles rotating in the stator. In the exemplary embodiment in FIG. 1, the three-phase armature winding 12 has three star-connected winding phases 13 , the connections 1 , 2 and 3 of which are connected to the switching device 11 via a connecting line 14 .

Die als B6-Wechselrichter ausgeführte Schaltvorrichtung 11 weist sechs Halbleiterschalter 15, vorzugsweise MOS-FETS, auf, die in Brückenschaltung angeordnet sind. Die zu den Wicklungsanschlüssen 1, 2 und 3 führenden Verbindungsleitungen 14 sind dabei jeweils an dem Abgriff 4, 5 und 6 eines jeweils durch Reihenschaltung zweier Halbleiterschalter 15 gebildeten Brückenzweigs angeschlossen, der in der Verbindung der beiden Halbleiterschalter 15 liegt. Zum Kommutieren der Ankerwicklung 12, d. h. zum zeitlich richtigen Anlegen der Wicklungsphasen 13 an die Gleichspannungsquelle 10, sind die Halbleiterschalter 15 von einem elektronischen Steuergerät 16 ansteuerbar.The switching device 11 designed as a B6 inverter has six semiconductor switches 15 , preferably MOS-FETS, which are arranged in a bridge circuit. The connecting lines 14 leading to the winding connections 1 , 2 and 3 are each connected to the tap 4 , 5 and 6 of a bridge branch, each of which is formed by connecting two semiconductor switches 15 in series and which lies in the connection of the two semiconductor switches 15 . In order to commutate the armature winding 12 , ie to apply the winding phases 13 to the DC voltage source 10 at the correct time, the semiconductor switches 15 can be controlled by an electronic control device 16 .

Der bürstenlose Gleichstromantrieb verfügt über eine Einrichtung zum Erzwingen eines sog. Fail-Silent-Verhaltens, die sicherstellt, daß bei Auftreten eines Fehlers im Gleichstromantrieb, der z. B. von einem defekten Halbleiterschalter 15 oder einem Wicklungsschluß in der Ankerwicklung 12 verursacht sein kann, das mit dem Gleichstromantrieb zusammenwirkende System nicht nachteilig beeinflußt oder gestört wird. Diese Einrichtung umfaßt Trennmittel, die im Fehlerfall die Verbindungen zwischen den Wicklungsphasen 13 auftrennen sowie eine im Steuergerät 16 integrierte Steuereinheit 17, die einerseits den Fehlerfall erfaßt und andererseits die Trennmittel bei Auftreten des Fehlerfalls aktiviert. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 gehören zu der Steuereinheit 17 drei Meßshunts, von denen jeweils einer in die drei Verbindungsleitungen 14 zwischen Schaltvorrichtung 11 und Ankerwicklung 12 eingeschaltet ist.The brushless DC drive has a device for enforcing a so-called fail-silent behavior, which ensures that when a fault occurs in the DC drive, the z. B. can be caused by a defective semiconductor switch 15 or a winding short in the armature winding 12 , the system cooperating with the DC drive is not adversely affected or disturbed. This device comprises separating means which in the event of a fault break the connections between the winding phases 13 and a control unit 17 integrated in the control unit 16 which on the one hand detects the fault and on the other hand activates the separating means when the fault occurs. In the exemplary embodiment in FIG. 1, the control unit 17 includes three measuring shunts, one of which is switched into the three connecting lines 14 between the switching device 11 and the armature winding 12 .

In Zeitintervallen, in denen alle Halbleiterschalter 15 gesperrt sind, mißt die Steuereinheit 17 die über die Meßshunts 18 fließenden Shuntströme. Sind alle Halbleiterschalter 15 intakt, so ist jeder Shuntstrom Null. Mißt die Steuereinheit 17 in einem der Meßshunts 18 einen signifikant von Null abweichenden Wert, so erzeugt sie ein Aktivierungssignal, das an die Trennmittel gegeben wird und diese aktiviert.In time intervals in which all semiconductor switches 15 are blocked, the control unit 17 measures the shunt currents flowing through the measuring shunts 18 . If all semiconductor switches 15 are intact, each shunt current is zero. If the control unit 17 measures a value deviating significantly from zero in one of the measuring shunts 18 , it generates an activation signal which is sent to the separating means and activates them.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 greifen die Trennmittel im Sternpunkt 20 der Ankerwicklung 12 an und bewirken bei ihrem Aktivieren ein irreversibles Auftrennen der Sternpunktverbindung der Wicklungsphasen 13. Die Trennmittel sind hier beispielsweise als eine pyrotechnische Sprengkapsel 19 ausgebildet, wie sie z. B. bei Kraftfahrzeugen zur Auslösung der Airbags im Crashfall verwendet wird. Die elektrisch zündbare Sprengkapsel 19 ist einerseits über eine Verbindungsleitung 40 mit der Steuereinheit 17 und andererseits mit dem Minuspotential der Gleichspannungsquelle 10 verbunden. Liefert einer der Meßshunts 18 einen signifikant von Null abweichenden Stromwert, so erzeugt die Steuereinheit 17 einen elektrischen Zündimpuls, der die Sprengkapsel 19 zündet. Die explodierende Sprengladung reißt den Sternpunkt 20 auf und die Wicklungsphasen 13 sind voneinander getrennt. Dadurch kann der systemimmanente Gleichstromantrieb, der von dem System im Fehlerfall über seine Abtriebswelle angetrieben wird, kein Bremsmoment erzeugen, da die aufgetrennte Ankerwicklung 12 keinen Generatorbetrieb zuläßt.In the exemplary embodiment in FIG. 1, the separating means attack the star point 20 of the armature winding 12 and, when activated, cause the star point connection of the winding phases 13 to be irreversibly separated. The release agents are designed here, for example, as a pyrotechnic detonator capsule 19 , as used, for. B. is used in motor vehicles to trigger the airbags in the event of a crash. The electrically ignitable detonator capsule 19 is connected on the one hand to the control unit 17 via a connecting line 40 and on the other hand to the negative potential of the DC voltage source 10 . If one of the measuring shunts 18 delivers a current value that differs significantly from zero, the control unit 17 generates an electrical ignition pulse which ignites the detonator capsule 19 . The exploding explosive charge tears open the star point 20 and the winding phases 13 are separated from one another. As a result, the system-inherent direct current drive, which is driven by the system via its output shaft in the event of a fault, cannot generate any braking torque, since the separated armature winding 12 does not permit generator operation.

Mit der zu Fig. 1 beschriebenen Steuereinheit 17 können nur solche Fehler erkannt werden, die auf Defekte in den Halbleiterschaltern 15 beruhen. Um auch in der Ankerwicklung 12 auftretende Fehlermöglichkeiten zu erfassen, ist gemäß Fig. 3 die Steuereinheit 17 dahingehend modifiziert, daß die in den Zuleitungen 14 vorhandenen Meßshunts 18 entfallen und statt dessen Meßshunts 21 zwischen dem Sternpunkt 20 und jeder Wicklungsphase 13 angeordnet sind. Die Steuereinheit 17 mißt die über die Meßshunts 21 fließenden Ströme nach Betrag und Phase und addiert diese vektoriell. Bei fehlerfreiem Gleichstrommotor ergibt das Additionsergebnis stets Null. Weicht die Vektorsumme signifikant von Null ab, erzeugt die Steuereinheit 17 wiederum ein Aktivierungssignal für die hier ebenfalls am Sternpunkt 20 angreifenden Trennmittel. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 weisen die Trennmittel eine Schmelzsicherung 22 auf, die bei Aktivierung durch die Steuereinheit 17 kurzfristig so erhitzt wird, daß sie durchschmilzt und damit den Sternpunkt 20 auftrennt. Zur Aufheizung der Schmelzsicherung 22 wird eine Heizwendel 24 verwendet, die über einen von der Steuereinheit 17 gesteuerten Leistungsschalter an der Gleichspannungsquelle 10 angeschlossen ist.With the control unit 17 described in relation to FIG. 1, only those errors can be recognized which are based on defects in the semiconductor switches 15 . In order to detect 12 errors possibilities in the armature winding, the control unit 17 is shown in FIG. 3 modified so that existing in the supply lines 14 shunts accounts for 18 and, instead, the measuring shunt 21 between the neutral point 20 and each winding phase 13 are arranged. The control unit 17 measures the currents flowing through the measuring shunts 21 according to magnitude and phase and adds them vectorially. If the DC motor is fault-free, the addition result always results in zero. If the vector sum deviates significantly from zero, the control unit 17 in turn generates an activation signal for the separating means which also act on the star point 20 here. In the exemplary embodiment in FIG. 3, the separating means have a fuse 22 which, when activated by the control unit 17, is briefly heated so that it melts and thus separates the star point 20 . To heat the fuse 22 , a heating coil 24 is used, which is connected to the DC voltage source 10 via a circuit breaker controlled by the control unit 17 .

Die Ankerwicklung 12 des Synchronmotors kann selbstverständlich auch beispielsweise in Dreieck geschaltet sein, wie dies in Fig. 2 im Schaltbild dargestellt ist. Die Wicklungsphasen 13 sind dabei mit den Wicklungsanschlüssen 1, 2 und 3 Verbunden. Die Trennmittel zum Auftrennen der Wicklungsphasen 13 im Fehlerfall sind in den Wicklungsphasen 13 integriert und mit diesen in Reihe geschaltet. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 bewirken die Trennmittel bei ihrem Ansprechen eine reversible Auftrennung der Ankerwicklung 12. Hierzu ist zwischen den Wicklungsanschlüssen 1, 2 und 3 und den Wicklungsphasen 13 jeweils ein elektrischer Schaltkontakt 23 angeordnet, der elektronisch oder mechanisch steuerbar ist. Elektronisch steuerbare Schaltkontakte 23 werden beispielsweise durch Transistoren oder Thyristoren realisiert, mechanisch steuerbare Schaltkontakte 23 können beispielsweise als elektromagnetisches Relais ausgeführt werden.The armature winding 12 of the synchronous motor can of course also be connected in a triangle, for example, as shown in the circuit diagram in FIG. 2. The winding phases 13 are connected to the winding connections 1 , 2 and 3 . The separating means for separating the winding phases 13 in the event of a fault are integrated in the winding phases 13 and connected in series with them. In the exemplary embodiment in FIG. 2, the separating means, when activated, reversibly disconnect the armature winding 12 . For this purpose, an electrical switch contact 23 is arranged between the winding connections 1 , 2 and 3 and the winding phases 13 , which can be controlled electronically or mechanically. Electronically controllable switching contacts 23 are implemented, for example, by transistors or thyristors, mechanically controllable switching contacts 23 can be implemented, for example, as an electromagnetic relay.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 sind wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 die Trennmittel am Sternpunkt 20 der Ankerwicklung 12 angeordnet und bewirken bei ihrem Aktivieren ein irreversibles Auftrennen des Sternpunktes 20. Die Trennmittel wiesen zwei in Öffnungsrichtung vorgespannte Schaltkontakte 25 auf, die jeweils von einem Halteglied 26 in Schließstellung festgelegt sind. Jeweils ein Schaltkontakt 25 mit Halteglied 26 ist zwischen dem Sternpunkt 20 und dem Wicklungsende zweier Wicklungsphasen 13 angeordnet. Das Vorsehen eines dritten Schaltkontaktes mit Halteglied zwischen Sternpunkt 20 und der dritten Wicklungsphase 13 ist nicht erforderlich. Den beiden Haltegliedern 26 ist eine gemeinsame, elektronisch zündbare, pyrotechnische Sprengkapsel 27 zugeordnet, die so ausgelegt ist, daß sie bei Auslösung beide Halteglieder 26 zu zerstören vermag. Wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist die Sprengkapsel 27 über die Verbindungsleitung 40 mit der Steuereinheit 17 verbunden, die im Fehlerfall einen elektrischen Zündimpuls an die Sprengkapsel 27 legt. Mit Zerstörung der Halteglieder 26 werden die vorgespannten Schaltkontakte 25 freigegeben, und diese öffnen, so daß die Verbindung der beiden Wicklungsphasen 13 zum Sternpunkt 20 schlagartig unterbrochen wird.In the exemplary embodiment in FIG. 4, as in the exemplary embodiment in accordance with FIG. 1, the separating means are arranged at the star point 20 of the armature winding 12 and, when activated, cause the star point 20 to be irreversibly separated. The separating means had two switch contacts 25 biased in the opening direction, each of which is fixed in the closed position by a holding member 26 . A switch contact 25 with a holding element 26 is arranged between the star point 20 and the winding end of two winding phases 13 . The provision of a third switching contact with a holding element between star point 20 and the third winding phase 13 is not necessary. The two holding members 26 are assigned a common, electronically ignitable, pyrotechnic detonator 27 , which is designed so that it can destroy both holding members 26 when triggered. As in the exemplary embodiment in FIG. 1, the detonator 27 is connected via the connecting line 40 to the control unit 17 , which in the event of a fault applies an electrical ignition pulse to the detonator 27 . When the holding members 26 are destroyed, the prestressed switching contacts 25 are released and open them, so that the connection of the two winding phases 13 to the star point 20 is suddenly interrupted.

In Fig. 4 ist ein konstruktives Ausführungsbeispiel für die beiden in Öffnungsrichtung vorgespannten Schaltkontakte 25 mit Halteglied 26 und gemeinsamer Sprengkapsel 27 für die Halteglieder 26 schematisch dargestellt. Jeder Schaltkontakt 25 besitzt eine Kontaktplatte 28, die mit einem Betätigungsstift 29 fest verbunden ist. Der axial verschiebbare Bestätigungsstift 29 wird von einer Druckfeder 30 belastet, die sich einerseits an einem mit dem Betätigungsstift 29 verbundenen Federteller 31 und an einem raumfesten Anschlag 32 abstützt und den Betätigungsstift 29 so vorspannt, daß die Kontaktplatte 28 von den Kontaktpunkten 33, 34 abhebt. Die beiden Halteglieder 26 weisen einen gemeinsamen Verriegelungsblock 35 auf, in denen die beiden Betätigungsstifte 29 mit jeweils einer an ihrem von der Kontaktplatte 28 wegweisenden Ende ausgebildeten Verriegelungsnase 36 eingreifen. Innerhalb des Verriegelungsblocks 35 ist die Sprengkapsel 27 angeordnet, die bei ihrer Zündung den Verriegelungsblock 35 zerstört. Bei der Montage werden die Schaltkontakte 25 geschlossen, indem die Kontaktplatte 28 unter Spannen der Druckfedern 30 auf die Kontaktpunkte 33, 34 aufgedrückt wird, wobei die Verriegelungsnase 36 in den Verriegelungsblock 35 einfallen und dort gehalten sind. Im Fehlerfall wird von der Steuereinheit 17 die Sprengkapsel 27 gezündet. Diese zerstört den Verriegelungsblock 35, so daß die Betätigungsstifte 29 freigegeben werden und die vorgespannten Druckfedern 30 die Kontaktplatten 28 von den Kontaktpunkten 33, 34 abheben.In FIG. 4 a constructive embodiment for the two pre-tensioned in the opening direction switching contacts 25 with retaining member 26 and common detonator 27 is shown schematically for the holding members 26. Each switch contact 25 has a contact plate 28 which is fixedly connected to an actuating pin 29 . The axially displaceable confirmation pin 29 is loaded by a compression spring 30, which on the one hand is supported on a part connected to the actuating pin 29 the spring plate 31 and a stationary stop 32 and the actuating pin 29 thus biases in that the contact plate 28 apart from the contact points 33, 34th The two holding members 26 have a common locking block 35 , in which the two actuating pins 29 engage, each with a locking lug 36 formed at their end facing away from the contact plate 28 . Arranged within the locking block 35 is the detonator 27 which, when ignited, destroys the locking block 35 . During assembly, the switching contacts 25 are closed by pressing the contact plate 28 onto the contact points 33 , 34 while the compression springs 30 are being tensioned, the locking lug 36 falling into the locking block 35 and being held there. In the event of a fault, the control unit 17 detonates the detonator 27 . This destroys the locking block 35 , so that the actuating pins 29 are released and the prestressed compression springs 30 lift the contact plates 28 from the contact points 33 , 34 .

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 ist wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 die Ankerwicklung 12 in Dreieck geschaltet. Hier ist es erforderlich, daß im Fehlerfall jeder Zweig der Dreieckschaltung aufgetrennt wird, so daß ein Schaltkontakt 25 mit Halteglied 26 mit jeder Wicklungsphase 13 in Reihe geschaltet ist. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 ist jedem Halteglied 26 eine separate Sprengkapsel 27 zugeordnet, die bei ihrem Auslösen das Halteglied 26 zerstört, so daß der in Schließstellung vorgespannte Schaltkontakt 25 selbsttätig öffnet.In the exemplary embodiment according to FIG. 5, as in the exemplary embodiment according to FIG. 2, the armature winding 12 is connected in a triangle. Here it is necessary that, in the event of a fault, each branch of the delta connection is disconnected, so that a switching contact 25 with holding element 26 is connected in series with each winding phase 13 . In the exemplary embodiment in FIG. 5, a separate detonator capsule 27 is assigned to each holding member 26 , which, when triggered, destroys the holding member 26 , so that the switch contact 25, which is biased in the closed position, opens automatically.

Selbstverständlich ist es auch möglich, zur Zerstörung aller drei Halteglieder 26 eine gemeinsame Sprengkapsel 27 zu verwenden. Die vorgespannten Schaltkontakte 25 mit Halteglied 26 können wie zu Fig. 4 beschrieben ausgeführt werden. Bei Ausbildung der Schaltkontakte 25 als vorgespannte Federzungen kann auf die separaten Druckfedern 30 zum Öffnen der Schaltkontakte 25 verzichtet werden.Of course, it is also possible to use a common detonator 27 to destroy all three holding members 26 . The prestressed switching contacts 25 with the holding member 26 can be designed as described for FIG. 4. When the switching contacts 25 are designed as pretensioned spring tongues, the separate compression springs 30 for opening the switching contacts 25 can be dispensed with.

Claims

1. Brushless DC drive with a multi-phase armature winding ( 12 ) having a synchronous motor, with an upstream of the armature winding ( 12 ), controlled by an electronic control device ( 16 ) switching device ( 11 ) for commutating the armature winding ( 12 ) and with a device for generating a Fail-silent behavior, characterized in that, in the event of a fault, the device has appealing separating means which separate the connections between the winding phases ( 13 ) of the armature winding ( 12 ).

2. DC drive according to claim 1, characterized in that the separating means can be activated by a control unit ( 17 ) which detects the fault.

3. DC drive according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the release agents are designed so that they cause an irreversible separation.

4. DC drive according to claim 3, characterized in that the separating means have at least one pyrotechnic detonator ( 19 ) which can be triggered by the control unit ( 17 ).

5. DC drive according to claim 4, characterized in that the armature winding ( 12 ) is connected in star and the pyrotechnic detonator ( 19 ) at the star point ( 20 ) is arranged so that it can tear open the star point ( 20 ).

6. DC drive according to claim 4, characterized in that the separating means biased switch contacts ( 25 ) in the opening direction and each have one of the switch contacts ( 25 ) in their closed position fixing holding members ( 26 ) and that the at least one detonator ( 27 ) is arranged so that it can destroy or detach the holding members ( 26 ).

7. DC drive according to claim 6, characterized in that the armature winding ( 12 ) connected in star and between the star point ( 20 ) and the winding end of at least two winding phases ( 13 ) each have a switching contact ( 25 ) with holding member ( 26 ) and that the two holding members ( 26 ) are assigned a common detonator ( 27 ).

8. DC drive according to claim 6, characterized in that the armature winding ( 12 ) is connected in a triangle and a switching contact ( 25 ) with holding member ( 26 ) with each winding phase ( 13 ) is connected in series and that each holding member ( 26 ) has a pyrotechnic Detonator ( 27 ) or all holding members ( 26 ) are assigned a common detonator ( 27 ).

9. DC drive according to claim 3, characterized in that the separating means have at least one of the control unit ( 17 ) controllable fuse ( 22 ).

10. DC drive according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the release agents are designed so that they cause reversible separation.

11. DC drive according to claim 10, characterized in that the separating means in the winding phases ( 13 ) arranged electrical switch contacts ( 23 ) which are electronically or mechanically controllable.

12. DC drive according to one of claims 9-11, characterized in that the armature winding ( 12 ) is connected in star and the separating means are arranged in the star point ( 20 ).

13. DC drive according to one of claims 9-11, characterized in that the armature winding ( 12 ) is connected in a triangle and the separating means are connected in series with each winding phase ( 13 ).

14. DC drive according to one of claims 2-13, characterized in that the switching device ( 11 ) has semiconductor switches ( 15 ) in a bridge circuit, that the fault-detecting control unit ( 17 ) in each connecting line ( 14 ) between the switch device ( 11 ) and armature winding ( 12 ) arranged measuring shunts ( 18 ) and that the control unit ( 17 ) measures the currents flowing through the measuring shunts ( 18 ) in simultaneous blocking phases of all semiconductor switches ( 15 ) and if a current value that differs significantly from zero occurs in at least one of the measuring shunts ( 18 ) outputs an activation signal to the release agent.

15. DC drive according to one of claims 2-13, characterized in that the fault-detecting control unit ( 17 ) has measuring shunts ( 21 ), each connecting a winding phase ( 13 ) of the armature winding ( 12 ) to the star point ( 20 ), and that the control unit ( 17 ) continuously measures the shunt currents according to magnitude and phase and adds them vectorially and, if the vector sum deviates significantly from zero, gives an activation signal to the separating means.