DE102006008177A1

DE102006008177A1 - Double winding electrically commutated DC motor for fans has controllable semiconductor switches for electronic commutation and third switch for operating condition

Info

Publication number: DE102006008177A1
Application number: DE102006008177A
Authority: DE
Inventors: Claus FÖLL; Frank Jeske; Arnold Kuner; Jens Löffler
Original assignee: Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG
Current assignee: Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG
Priority date: 2005-02-24
Filing date: 2006-02-22
Publication date: 2006-08-31

Abstract

A double winding electronically commutated DC motor comprises a permanent magnet rotor (36) and stator with two windings (52,54) with controllable commutation switches (70,80). A third switch opens/closes access to the operating condition of the motor and provides a motor torque by current through the two windings.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines zweisträngigen elektronisch kommutierten Motors, und einen Motor zur Durchführung eines solchen Verfahrens. Die Erfindung bezieht sich bevorzugt auf Motoren mit kleiner und mittlerer Leistung, wie sie zum Antrieb von Lüftern verwendet werden, die man etwa durch den Begriff "Kompaktlüfter" oder "Gerätelüfter" charakterisieren könnte, z.B. in einem Leistungsbereich von etwa 0,5 W bis etwa 30 W, bevorzugt etwa 3 W bis etwa 20 W.The The invention relates to a method for operating a two-stranded electronic commutated motor, and a motor to carry out such a procedure. The invention preferably relates to engines with small and medium power, as they are used to drive fans, the one can characterize it by the term "compact fan" or "device fan" could, e.g. in a power range of about 0.5 W to about 30 W, preferred about 3 W to about 20 W.

Bei solchen Lüftern besteht der Wunsch, dass sie nur dann mit voller Leistung laufen, also mit einer Drehzahl von z.B. 4000 U/min, wenn die Temperatur des zu kühlenden Objekts hoch ist. Man kann hierzu durch einen Sensor an oder in diesem Objekt ein Temperatursignal und mit diesem ein PWM-Signal erzeugen, dessen Tastverhältnis von der Temperatur dieses Objekts abhängt, so dass z.B. bei einer Temperatur von 20° C das Tastverhältnis niedrig ist und der Lüfter folglich langsam läuft, da nur wenig Wärme entfernt werden muss. Hat dagegen das Objekt eine Temperatur von 70° C, so wird das Tastverhältnis z.B. auf 80% erhöht, und der Lüfter läuft entsprechend schneller, um die größere Wärmemenge sicher abführen zu können.at such fans there is a desire that they only run at full power, So at a speed of e.g. 4000 rpm when the temperature to be cooled Object is high. You can do this by a sensor on or in This object is a temperature signal and with this a PWM signal generate its duty cycle depends on the temperature of this object, so that e.g. at a temperature from 20 ° C the duty cycle is low and the fan consequently slow running, because only a little heat must be removed. If, on the other hand, the object has a temperature of 70 ° C, so becomes the duty cycle e.g. increased to 80%, and the fan runs accordingly faster, for the greater amount of heat safely lead away to be able to.

Auf diese Weise ergibt sich eine höhere Lebensdauer solcher Lüfter, und bei niedrigen Temperaturen hört man einen solchen Lüfter kaum oder gar nicht, da er langsam läuft.On this way results in a higher Lifetime of such fans, and hear at low temperatures you have such a fan hardly or not at all, as it runs slowly.

Bei Lüftern dieser Art, die sehr preiswert sein müssen, stellt sich das Problem, die Temperaturinformation, welche in einem PWM-Signal der beschriebenen Art enthalten ist, möglichst vollständig und nach Art einer konformen Abbildung auf die Drehzahl des Motors bzw. Lüfters abzubilden, oder anders gesagt, von dieser Temperaturinformation sollte möglichst nichts verloren gehen.at fans this type, which must be very inexpensive, poses the problem the temperature information which in a PWM signal of the described Type is included, if possible Completely and in the manner of a compliant mapping to the speed of the motor or fan or, in other words, from this temperature information should be possible nothing is lost.

Z.B. könnte es sein, dass einem Tastverhältnis von 15% eine Drehzahl von 15% der Höchstdrehzahl des Lüfters entsprechen sollte, einem Tastverhältnis von 20% eine Drehzahl von 20% der Höchstdrehzahl, etc.For example, could it be that one duty cycle of 15% correspond to a speed of 15% of the maximum speed of the fan should, a duty cycle from 20% a speed of 20% of the maximum speed, etc.

Wenn nun aufgrund von Eigenheiten der Schaltung und der Konstruktion des Motors dieser so arbeitet, dass die Drehzahl in einem Bereich des Tastverhältnisses von 15– 50% konstant einen Wert von 15% der Höchstdrehzahl hat, und erst ab einem Tastverhältnis von 50% ansteigt, so geht im Bereich 15% bis 50% des Tastverhältnisses die Temperaturinformation verloren. Dies ist unerwünscht, weil keine konforme Abbildung stattfindet und weil die Gefahr einer Überhitzung des zu kühlenden Objekts besteht.If now due to peculiarities of the circuit and the design the engine of this works so that the speed is in one range of the duty cycle from 15-50% constantly has a value of 15% of the maximum speed, and only from a duty cycle increases by 50%, the range is 15% to 50% of the duty cycle lost the temperature information. This is undesirable because No compliant imaging takes place and because of the risk of overheating to be cooled Object exists.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein neues Verfahren zum Betrieb eines zweisträngigen elektronisch kommutierten Motors, und einen Motor zur Durchführung eines solchen Verfahrens, bereit zu stellen.It is therefore an object of the invention, a new method for Operation of a two-stranded electronically commutated motor, and a motor to carry out a such procedure, to provide.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1. Wenn der dritte Halbleiterschalter gesperrt wird, wird die Energiezufuhr von der Gleichstromquelle zum einen Wicklungsstrang unterbrochen, der im Augenblick eingeschaltet ist. Da jedoch der Strom in diesem einen Wicklungsstrang das Bestreben hat, unverändert weiter zu fließen, fließt er sowohl im einen wie im anderen Wicklungsstrang weiter. Jedoch fließt dieser Strom durch den anderen Wicklungsstrang in einer zur "normalen" Richtung entgegengesetzten Richtung, so dass der Strom auch im anderen Wicklungsstrang antreibend wirkt.To the invention, this object is achieved by a method according to claim 1. When the third solid state switch is disabled, the power supply is turned off interrupted by the DC power source to a winding strand, which is currently on. However, since the electricity in this one Winding strand strives to continue flowing unchanged, it flows both in one as in the other winding strand on. However, this current flows through the other winding strand in a direction opposite to the "normal" direction, so that the current is also driving in the other winding phase.

Da der Strom, der in diesem von der Gleichstromquelle getrennten Zustand durch beide Wicklungsstränge fließt, hierbei nach Art einer Sprungfunktion von einem größeren auf einen kleineren Wert springt, wird die im magnetischen Kreis des Motors gespeicherte Energie weiterhin zum Antrieb des Rotors verwendet, und es wird wenig oder keine Blindleistung erzeugt.There the current in this state separated from the DC power source through both winding strands flows, in this case in the manner of a jump function from a larger one jumps a smaller value, which is in the magnetic circuit of the Motor stored energy continues to be used to drive the rotor and little or no reactive power is generated.

Wenn anschließend der dritte Halbleiterschalter wieder eingeschaltet wird, wird erneut Energie aus der Gleichstromquelle zugeführt. Der Strom im anderen Wicklungsstrang springt sofort wieder auf Null, und der Strom im einen Wicklungsstrang springt wieder auf seinen vollen Wert, da auch hier eine Sprungfunktion wirksam wird, weil sich im Augenblick des Sprungs am Energieinhalt des magnetischen Kreises des Motors nichts ändert. Als Folge dieses Sprungs wird dann die Antriebsenergie wieder voll durch den Strom erzeugt, welcher durch den einen Wicklungsstrang fließt, während der Beitrag des anderen Wicklungsstranges wieder zu Null wird.If subsequently the third semiconductor switch is turned on again Energy supplied from the DC power source. The current in the other winding strand immediately jumps back to zero, and the current in a winding strand jumps back to its full value, because here too a jump function becomes effective because at the moment of the jump in the energy content the magnetic circuit of the motor does not change anything. As a result of this jump then the drive energy is again fully generated by the current, which flows through one winding strand while the other's contribution Winding strand is back to zero.

Eine andere Lösung der gestellten Aufgabe ergibt sich durch den Motor gemäß Anspruch 12. Wenn zur Steuerung des dritten Halbleiterschalters ein PWM-Signal mit variablem Tastverhältnis verwendet wird, kann der Motor dieses Tastverhältnis in einer solchen Weise in eine Drehzahl umsetzen, dass die Information, welche im Tastverhältnis enthalten ist, adäquat in eine entsprechende Drehzahl umgesetzt wird, oder anders gesagt, dass von der im Tastverhältnis enthaltenen Information wenig oder nichts verloren geht. Dies ist von besonderer Wichtigkeit dann, wenn der Motor einen Lüfter antreibt und die Drehzahl des Lüfters von einer Temperatur gesteuert wird, da hierbei die Motordrehzahl etwa monoton zunehmen sollte, wenn die überwachte Temperatur monoton ansteigt.Another solution of the object is achieved by the motor according to claim 12. If a PWM signal with variable duty cycle is used to control the third semiconductor switch, the motor can convert this duty cycle in such a manner in a speed that the information which is included in the duty cycle, is adequately converted into a corresponding speed, or in other words that little or nothing is lost from the information contained in the duty cycle. This is of particular importance when the motor drives a fan and the speed of the fan is controlled by a temperature, since in this case the motor speed should increase approximately monotonously when the monitored Tem temperature rises monotonously.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen, sowie aus den Unteransprüchen.Further Details and advantageous developments of the invention result from those described below and shown in the drawing, in no way as a limitation the invention to be understood embodiments, and from the dependent claims.

Es zeigt:It shows:

1 ein Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform eines zweisträngigen elektronisch kommutierten Motors, dessen Drehzahl durch ein PWM-Signal steuerbar ist, 1 2 is a circuit diagram of a preferred embodiment of a two-stranded electronically commutated motor whose speed can be controlled by a PWM signal;

2 und 3 zwei Schaltbilder zum Erläutern der Erfindung, 2 and 3 two circuit diagrams for explaining the invention,

4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Wirkungsweise, und 4 a schematic representation for explaining the operation, and

5 Oszillogramme zur Erläuterung der Erfindung. 5 Oscillograms to illustrate the invention.

1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines elektronisch kommutierten Motors 20 nach der Erfindung. Dieser erhält seine Energie aus einer beliebigen Gleichstromquelle 22, welche symbolisch als Batterie dargestellt ist, aber meistens als Netzteil ausgebildet ist, das aus einem Wechsel- oder Drehstromnetz gespeist wird, wie das dem Fachmann bekannt ist. 1 shows a preferred embodiment of an electronically commutated motor 20 according to the invention. This receives its energy from any DC source 22 , which is symbolically represented as a battery, but is usually designed as a power supply, which is fed from a AC or three-phase network, as is known in the art.

Die Drehzahl des Motors 20 wird gesteuert mittels eines PWM-Signals 24, das von einem beliebigen PWM-Generator 26 erzeugt wird und das z.B. eine Frequenz im Bereich von 16 bis 30 kHz hat, bevorzugt etwa 25 kHz. Die Periodendauer des Signals 24 ist in 1 mit T bezeichnet und seine Impulsdauer mit t. Als Tastverhältnis (duty factor oder PWM duty cycle) bezeichnet man das Verhältnis pwm = t/T·100% (1) Wenn also t = T ist, so ist das Tastverhältnis pwm = 100%.The speed of the engine 20 is controlled by means of a PWM signal 24 that from any PWM generator 26 is generated and, for example, has a frequency in the range of 16 to 30 kHz, preferably about 25 kHz. The period of the signal 24 is in 1 denoted by T and its pulse duration with t. Duty cycle (duty factor or PWM duty cycle) is the ratio pwm = t / T · 100% (1) So if t = T, then the duty cycle pwm = 100%.

In diesem Tastverhältnis kann eine beliebige Information versteckt sein, z.B. eine Information über Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Radioaktivität etc. Gewöhnlich wird gewünscht, dass die Drehzahl mit steigendem Tastverhältnis ansteigt, doch ist es auch möglich, dass die Drehzahl mit steigendem Tastverhältnis sinken soll, oder dass sie mit steigendem Tastverhältnis bereichsweise konstant bleibt.In this duty cycle Any information can be hidden, e.g. information about temperature, Humidity, radioactivity etc. Usually is desired that the speed increases with increasing duty cycle, but it is also possible, that the speed should decrease with increasing duty cycle, or that they with increasing duty cycle remains constant in certain areas.

Ferner wird oft gewünscht, dass die im Tastverhältnis enthaltene Information nach bestimmten Regeln in eine Drehzahl des Motors 20 umgesetzt wird, z.B. mit einer sogenannten Einschalt-Hysterese.Furthermore, it is often desired that the information contained in the duty cycle according to certain rules in a speed of the motor 20 is implemented, for example, with a so-called switch-on hysteresis.

Der Motor 20 hat einen positiven Anschluss 28 (+UB) und einen negativen Anschluss 30 (GND). Zwischen diesen Anschlüssen liegt die Serienschaltung eines RC -Glieds mit einem Kondensator 32 (z.B. 470 nF) und einem Widerstand 34 (z.B. 10 Ohm). Ferner liegt zwischen den Anschlüssen 28 und 30 eine Kommutierungssteuerung 34, z.B. ein Kommutierungsbaustein bekannter Bauart, oder ein entsprechend programmierter Mikrocontroller.The motor 20 has a positive connection 28 (+ UB) and a negative connection 30 (GND). Between these connections is the series connection of an RC module with a capacitor 32 (eg 470 nF) and a resistor 34 (eg 10 ohms). Further, between the terminals 28 and 30 a commutation control 34 , For example, a Kommutierungsbaustein known design, or an appropriately programmed microcontroller.

Der Motor 20 hat einen permanentmagnetischen Rotor 36, der symbolisch als zweipoliger Rotor dargestellt ist, aber naturgemäß auch mehr als zwei Pole haben kann, z.B. 4, 6, ... Pole. Der Rotor 36 steuert einen Hall-IC 38, der in 1 doppelt und nur in symbolischer Form dargestellt ist, d.h. die Stromversorgung des Hall-IC 38 ist, da bekannt, nicht dargestellt. Gesteuert vom Signal des Hall-IC 38 liefert der Baustein 34 an zwei Ausgängen 40, 42 Kommutierungssignale 44, 46, die zur Steuerung des Motors 20 dienen, vgl. 1.The motor 20 has a permanent magnetic rotor 36 symbolically represented as a bipolar rotor, but of course may have more than two poles, eg 4, 6, ... poles. The rotor 36 controls a Hall IC 38 who in 1 is shown twice and only in symbolic form, ie the power supply of the Hall IC 38 is, as known, not shown. Controlled by the signal of the Hall IC 38 delivers the block 34 at two exits 40 . 42 commutation 44 . 46 used to control the engine 20 serve, cf. 1 ,

Mit dem Anschluss 28 ist auch die Source S eines p-Kanal-MOSFET 50 verbunden, dessen Drain D über eine Verbindung 51 mit den oberen Anschlüssen a52, a54 von zwei Wicklungssträngen 52, 54 verbunden ist. Diese Stränge 52, 54 haben bevorzugt eine enge magnetische Kopplung, die bei 56 angedeutet ist. Diese wird zum einen bewirkt durch den magnetischen Kreis des Motors 20, und zum anderen dadurch, dass die Wicklungsdrähte beider Stränge 52, 54 paralleldrähtig gewickelt sind, was man in der Praxis als bifilare Wicklung bezeichnet. Wie durch die Punkte 58, 60 angedeutet, erzeugen die Stränge 52, 54 unterschiedliche Magnetfelder, d.h. wenn z.B. im Strang 52 ein Strom i₁, vom oberen Anschluss a52 zum Anschluss e52 fließt, wird der Nordpol des Rotors 36 angezogen, und wenn im Strang 54 ein Strom i₃ zum oberen Anschluss a54 nach e54 fließt, wird vom gleichen Statorpol der Südpol S des Rotors 36 angezogen. Fließt dagegen ein Strom i₃ (1) im Strang 54 von e54 nach a54, dann hat er die gleiche Wirkung wie ein Strom i₁, der im Strang 52 von a52 nach e52 fließt, bzw. er verstärkt dessen Wirkung. Dies wird bei 4 näher erläutert.With the connection 28 is also the source S of a p-channel MOSFET 50 connected, whose drain D via a connection 51 with the upper terminals a52, a54 of two winding strands 52 . 54 connected is. These strands 52 . 54 preferably have a close magnetic coupling at 56 is indicated. This is caused by the magnetic circuit of the motor 20 , and secondly in that the winding wires of both strands 52 . 54 parallelwires are wound, which is referred to in practice as a bifilar winding. As by the dots 58 . 60 hinted, strands produce 52 . 54 different magnetic fields, ie if eg in the strand 52 a current i ₁ flowing from the upper terminal a52 to the terminal e52 becomes the north pole of the rotor 36 attracted, and when in the strand 54 a current i _{3 flows} to the upper terminal a54 to e54, is from the same stator pole of the south pole S of the rotor 36 dressed. If, on the other hand, there is a current i ₃ ( 1 ) in the strand 54 from e54 to a54, then it has the same effect as a current i ₁ , in the strand 52 From a52 to e52 flows, or he amplifies its effect. This will be included 4 explained in more detail.

Zwischen der negativen Leitung 30 und dem positiven Zweig 51 des Gleichstrom-Zwischenkreises ist eine Diode 55 vorgesehen. Ihr Zweck wird nachfolgend erläutert.Between the negative line 30 and the positive branch 51 of the DC link is a diode 55 intended. Their purpose is explained below.

Antiparallel zum p-Kanal-MOSFET 50 ist eine Z-Diode 64 geschaltet. Dem Gate G dieses MOSFET 50 werden über eine Steuerleitung 66 die PWM-Impulse 24 zugeführt. (Die positiven Impulse sperren den MOSFET 50.)Antiparallel to the p-channel MOSFET 50 is a zener diode 64 connected. The gate G of this MOSFET 50 be via a control line 66 the PWM pulses 24 fed. (The positive impulses lock the MOSFET 50 .)

Der Strom durch den Strang 52 wird gesteuert von einem n-Kanal-MOSFET 70, dessen Drain D mit dem Anschluss e52 des Strangs 52 verbunden ist, dessen Source S an eine Verbindung 72 angeschlossen ist, und dessen Gate G die Impulse 44 vom Ausgang 40 des Bausteins 34 zugeführt werden.The stream through the strand 52 is controlled by an n-channel MOSFET 70 whose drain D is connected to the terminal e52 of the strand 52 is connected, its source S to a connection 72 is connected, and its gate G, the pulses 44 from the exit 40 of the building block 34 be supplied.

Die Verbindung 72 ist über ein Sperrglied in Form einer Diode 74 mit dem Anschluss 30 verbunden. Sie verhindert, dass dann, wenn die Verbindung 72 negativer wird als der Anschluss 30, ein Strom vom Anschluss 30 zur Verbindung 72 fließt.The connection 72 is via a blocking member in the form of a diode 74 with the connection 30 connected. It prevents then when the connection 72 becomes more negative than the connection 30 , a stream from the terminal 30 to the connection 72 flows.

Antiparallel zum MOSFET 70 ist eine Freilaufdiode 76 angeordnet. Gewöhnlich ist eine solche Diode bereits in den MOSFET 70 integriert.Anti-parallel to the MOSFET 70 is a freewheeling diode 76 arranged. Usually, such a diode is already in the MOSFET 70 integrated.

Der Strom durch den Strang 54 wird gesteuert von einem n-Kanal-MOSFET 80, zu dem eine Freilaufdiode 81 antiparallel geschaltet ist. Der Drain D des MOSFET 80 ist mit dem Anschluss e54 des Stranges 54 verbunden, und seine Source S ist an die Verbindung 72 angeschlossen. Seinem Gate G werden vom Anschluss 42 des Bausteins 34 die Steuerimpulse 46 zugeführt.The stream through the strand 54 is controlled by an n-channel MOSFET 80 to which a freewheeling diode 81 is connected in anti-parallel. The drain D of the MOSFET 80 is with the port e54 of the strand 54 connected, and its source S is connected 72 connected. His Gate G will be from the terminal 42 of the building block 34 the control pulses 46 fed.

Zwischen Gate und Drain des MOSFET 70 liegt die Serienschaltung eines Kondensators 82 (z.B. 220 pF bis 3,3 nF) und eines Widerstandes 84 (z.B. 510 Ohm bis 10 kOhm). Die Funktion dieses RC-Glieds ist die Verlangsamung der Schaltvorgänge im MOSFET 70.Between the gate and drain of the MOSFET 70 is the series connection of a capacitor 82 (eg 220 pF to 3.3 nF) and a resistor 84 (eg 510 ohms to 10 kOhms). The function of this RC element is to slow down the switching operations in the MOSFET 70 ,

Analog ist beim MOSFET 80 dasselbe RC-Glied, nämlich die Serienschaltung eines Kondensators 86 und eines Widerstandes 88, vorgesehen.Analog is the MOSFET 80 the same RC element, namely the series connection of a capacitor 86 and a resistance 88 , intended.

Ferner liegt zwischen dem Anschluss e52 und dem Anschluss 30 die Serienschaltung eines Kondensators 90 und eines Widerstandes 92, z.B. 10 kOhm, und analog zwischen dem Anschluss e54 und dem Anschluss 30 die Serienschaltung eines Kondensators 94 und eines Widerstandes 96. Ihre Funktion ist die, Oszillationen der Drainspannungen der MOSFETs 70 und 80 zu unterdrücken, welche sonst beim Aus- und Einschalten des MOSFET 50 entstehen könnten.Further, between the terminal e52 and the terminal 30 the series connection of a capacitor 90 and a resistance 92 , eg 10 kOhm, and analogously between the connection e54 and the connection 30 the series connection of a capacitor 94 and a resistance 96 , Its function is the, oscillations of the drain voltages of the MOSFETs 70 and 80 to suppress, which otherwise when switching off and on the MOSFET 50 could arise.

Arbeitsweiseoperation

Wenn das Tastverhältnis des PWM-Signals 24 100% beträgt, also der FET 50 ständig leitet, erhält der Motor 20 einen kontinuierlichen Strom und arbeitet in der üblichen Weise wie ein zweisträngiger, zweipulsiger Motor, dessen Arbeitsweise als bekannt vorausgesetzt wird (Als "zweipulsigen" Motor bezeichnet man einen Motor, dessen Statorwicklung pro Rotordrehung von 360° el. zwei Stromimpulse zugeführt werden, vgl. 5.)When the duty cycle of the PWM signal 24 100%, so the FET 50 constantly conducts, receives the engine 20 a continuous current and operates in the usual way as a two-stranded, two-pulse motor whose operation is assumed to be known (as a "two-pulse" motor is called a motor whose stator winding per rotor rotation of 360 ° el. Two current pulses are supplied, see. 5 .)

2 zeigt diesen Zustand, bei dem der FET 50 ständig leitend ist und der linke FET 70 durch ein positives Signal am Ausgang 40 des Bausteins 34 leitend gesteuert ist, während der Ausgang 42 auf Massepotential liegt, wodurch der rechte FET 80 sperrt. In diesem Fall fließt ein Strom i₁ vom Anschluss 28 über den FET 50, den Strang 52, den FET 70 und die Fußpunktdiode 74 zum Anschluss 30. 2 shows this state in which the FET 50 is constantly conductive and the left FET 70 by a positive signal at the output 40 of the building block 34 is controlled conducting while the output 42 at ground potential, causing the right FET 80 locks. In this case, a current i _{1 flows} from the terminal 28 over the FET 50 , the strand 52 , the FET 70 and the base diode 74 to the connection 30 ,

Dies geschieht, gesteuert durch den Hall-IC 38 (1) während eines Drehwinkels des Rotors 36 von etwa 180° el.. Bei einem zweipoligen Rotor 36, wie er in den 1 bis 4 dargestellt ist, entsprechen 180° el. einem Winkel von 180° mech., d.h. der Zustand gemäß 2 dauert während etwa einer halben mechanischen Umdrehung an, und während der nächsten halben Umdrehung wird der FET 70 gesperrt und stattdessen der FET 80 leitend gemacht, wodurch ein Strom i₃ fließt, vgl. 1. Man bezeichnet das als elektronische Kommutierung.This happens, controlled by the Hall IC 38 ( 1 ) during a rotation angle of the rotor 36 of about 180 ° el .. For a two-pole rotor 36 as he is in the 1 to 4 180 ° el. correspond to an angle of 180 ° mech., ie the state according to 2 lasts for about half a mechanical revolution, and during the next half revolution, the FET becomes 70 locked and instead the FET 80 made conductive, whereby a current i ₃ flows, see. 1 , This is called electronic commutation.

4 zeigt einen Ausschnitt aus einer bifilaren Wicklung mit den Strängen 52 und 54. Naturgemäß ist 4 nur ein Beispiel; für zweisträngige, zweipulsige Motoren ist eine große Vielzahl von Bauarten bekannt, und die Darstellung nach 4 dient nur dazu, die Wirkungsweise an einem einfachen Beispiel zu erläutern, ohne dadurch die Erfindung auf diese spezielle Bauart zu beschränken. Die Erfindung setzt keine bifilare Wicklung voraus, doch ist diese vorteilhaft für den Wirkungsgrad. 4 shows a section of a bifilar winding with the strands 52 and 54 , Naturally 4 just an example; for double-stranded, two-pulse motors, a wide variety of designs are known, and the appearance according to 4 serves only to explain the operation of a simple example, without thereby limiting the invention to this specific type. The invention does not require a bifilar winding, but this is advantageous for the efficiency.

Bei dem Schaltzustand gemäß 2 fließt ein Strom vom Anschluss a52 zum Anschluss e52, also von oben nach unten. Dieser Strom bewirkt an der unteren Seite 100 eines Statorpols 102 z.B. einen Nordpol, so dass der Südpol des Rotors 36 angezogen wird.In the switching state according to 2 a current flows from terminal a52 to terminal e52, ie from top to bottom. This current causes on the lower side 100 of a stator pole 102 eg a north pole, so that the south pole of the rotor 36 is attracted.

Wenn der Strom i, durch den FET 70 abgeschaltet und statt dessen der FET 80 eingeschaltet wird, fließt der Strom i₃ (1) durch den Strang 54, und zwar von a54 nach e54, also in 4 von unten nach oben. Dieser Strom bewirkt also an der unteren Seite 100 des Statorpols 102 einen Südpol, so dass der Nordpol des Rotors 36 angezogen wird.When the current i, through the FET 70 switched off and instead the FET 80 is turned on, the current flows i ₃ ( 1 ) by the strand 54 , from a54 to e54, ie in 4 from the bottom up. This current thus causes on the lower side 100 of the stator pole 102 a south pole, leaving the north pole of the rotor 36 is attracted.

Einwirkung des PWM-Signals 24 Action of the PWM signal 24

Wenn das Signal 24 ein Tastverhältnis von <100% hat, wird der FET 50 z.B. 25 000 Mal in der Sekunde kurzzeitig unterbrochen.If the signal 24 has a duty cycle of <100%, the FET 50 is briefly interrupted 25,000 times a second, for example.

3 zeigt, was bei einer solchen Unterbrechung geschieht, wenn im Augenblick der linke FET 70 leitend und der rechte FET 80 gesperrt ist. 3 shows what happens at such an interruption, if at the moment the left FET 70 conductive and the right FET 80 Is blocked.

Vom Anschluss 28 kann nun dem Motor 20 keine Energie aus der Gleichspannungsquelle 22 mehr zugeführt werden, d.h. der Strom i, wird unterbrochen.From the connection 28 can now the engine 20 no energy from the DC voltage source 22 more are supplied, ie the current i, is interrupted.

Bei einer Induktivität kann sich jedoch die magnetische Flussdichte B nicht sprunghaft ändern, so dass, bewirkt durch diese Flussdichte, weiterhin ein Strom i₂ durch den Strang 52 fließt. Dabei wird der untere Anschluss e52 des Strangs 52 positiv und der obere Anschuss a52 negativ. Die Folge ist, dass der Strom i₂ durch den FET 70 fließt, anschließend weiter über die Verbindung 72 zur Diode 81 und durch diese zum Anschluss e54 des Strangs 54, dann durch diesen zum Anschluss a54 und zurück zum Anschluss a52. Der Strom i₂ fließt also im Kreis, und er wird gespeist aus der Energie, die im magnetischen Kreis des Motors 20 gespeichert ist, und diese Energie wird folglich in Antriebsenergie für den Rotor 36 umgesetzt und dadurch "verbraucht".In the case of an inductance, however, the magnetic flux density B can not change abruptly, so that, as a result of this flux density, a current i ₂ continues to flow through the strand 52 flows. In this case, the lower connection e52 of the strand 52 positive and the upper limit a52 negative. The consequence is that the current i ₂ through the FET 70 flows, then continue on the connection 72 to the diode 81 and through this to port e54 of the strand 54 , then through this to the connection a54 and back to the connection a52. The current i ₂ thus flows in a circle, and it is fed from the energy in the magnetic circuit of the motor 20 is stored, and this energy is thus in driving power for the rotor 36 implemented and thereby "consumed".

4 zeigt den Weg dieses Stroms an einem Beispiel. Dieser fließt vom Anschluss a52 von oben nach unten durch den Strang 52 zum Anschluss e52, so dass der Strang 52 an der Seite 100 des Statorpols 102 einen Nordpol erzeugt. 4 shows the way of this current with an example. This flows from the connection a52 from top to bottom through the strand 52 to connect e52, so that the strand 52 on the side 100 of the stator pole 102 produces a north pole.

Vom Anschluss e52 fließt der Strom i₂ über den FET 70 und die Diode 81 zum Anschluss e54, und von dort, ebenfalls von oben nach unten, durch den Strang 54 zum Anschluss a54, so dass der Strang 54 ebenfalls an der Polseite 100 einen Nordpol erzeugt.From the terminal e52, the current i _{2 flows} through the FET 70 and the diode 81 to port e54, and from there, also from top to bottom, by the strand 54 to connect a54, so the strand 54 also on the pole side 100 produces a north pole.

Da sich der magnetische Fluß im Pol 102 nicht sprunghaft ändert, sondern nur infolge der Umwandlung in Drehenergie des Rotors 36 kontinuierlich abnimmt, bedeutet das, dass wenn bei 2 der Strom i₁ z.B. 1 A beträgt, jetzt in 3 und 4 der Strom i₂ nur die Hälfte davon betragen wird, nämlich 0,5 A, weil ja durch den Strang 52 0,5 A fließen, ebenso durch den Strang 54 0,5 A, was in 4 einen Gesamtstrom von 2·i2 = 2·0,5 A = 1 Aergibt.Since the magnetic flux in the pole 102 does not change abruptly, but only as a result of the conversion into rotational energy of the rotor 36 continuously decreasing, that means that if at 2 the current i _{1 is} eg 1 A, now in 3 and 4 the current i _{2 will be} only half of it, namely 0.5 A, because yes by the strand 52 0.5 A flow, as well as through the strand 54 0.5 A, which is in 4 a total flow of 2 · i 2 = 2 · 0.5 A = 1 A results.

Dies bedeutet, dass in diesem Fall eine Sprungfunktion gegeben ist, d.h. der Strom i₁ von 1,0 A in 2 teilt sich auf in zwei Ströme von 0,5 A, ohne das sich hierdurch an der Wirkung auf den Rotor 36 etwas ändert.This means that in this case a step function is given, ie the current i ₁ of 1.0 A in 2 Divides into two currents of 0.5 A, without affecting the effect on the rotor 36 something changes.

Wird der FET 50 durch das Signal 24 wieder leitend, so erhält man sofort wieder den Zustand nach 2, d.h. der Strom durch den Strang 54 wird sofort zu Null, und der Strom i₁ springt sofort wieder zurück auf einen Wert, der jetzt kleiner ist als 1,0 A, wobei nun wieder Energie aus der Gleichspannungsquelle 22 zugeführt wird.Will the FET 50 through the signal 24 again conductive, so you immediately get back to the state 2 ie the current through the strand 54 Immediately returns to zero, and the current i ₁ jumps immediately back to a value that is now less than 1.0 A, with now again energy from the DC voltage source 22 is supplied.

Wenn also durch das PWM-Signal 24 der FET 50 gesperrt wird, halbiert sich der im Augenblick fließende Strom i₁, aber der Strom i3 = 0,5·i1 (2)fließt durch die doppelte Zahl von Windungen, nämlich beide Stränge 52 und 54, wie in 4 dargestellt, so dass sich an der magnetischen Wirkung nichts ändert, wie das dem Fachmann ohne weitere Erläuterungen klar ist.So if by the PWM signal 24 the FET 50 is blocked, halves the current flowing current i ₁ , but the current i 3 = 0.5 · i 1 (2) flows through twice the number of turns, namely both strands 52 and 54 , as in 4 shown, so that nothing changes in the magnetic effect, as is clear to the expert without further explanation.

Die sprunghafte Änderung des Stromes bei den Schaltvorgängen des FET 50 wird dadurch ermöglicht, dass sich bei diesen Schaltvorgängen am magnetischen Fluss durch den Rotorpol 102 nichts ändert, d.h. die magnetische Energie bleibt im Augenblick der sprunghaften Änderung unverändert.The sudden change of the current in the switching operations of the FET 50 is thereby made possible that during these switching operations on the magnetic flux through the rotor pole 102 nothing changes, ie the magnetic energy remains unchanged at the moment of the sudden change.

Die Fußpunktdiode 74 bewirkt, dass der beim Abschalten des FET 50 induzierte Strom nur über die Verbindung 72 fließen kann. Statt der Diode 74 könnte auch ein aktiver Halbleiterschalter (ohne Freilaufdiode) verwendet werden, der vom Signal 24 gesteuert wird, doch ist diese Lösung aufwändiger.The base diode 74 causes the shutdown of the FET 50 induced current only via the compound 72 can flow. Instead of the diode 74 could also be an active semiconductor switch (without freewheeling diode) can be used by the signal 24 is controlled, but this solution is more complex.

Zur Verbesserung des Wirkungsgrades ist es mit Vorteil möglich, über eine Verbindung 67, welche vom PWM-Generator 26 zum Kommutierungsbaustein 34 führt, zeitgleich mit dem Sperren des FET 50 beide FETs 70 und 80 leitend zu machen, da der Spannungsabfall an einem leitenden FET kleiner ist als der Spannungsabfall an einer Strom führenden Diode.To improve the efficiency, it is possible with advantage over a connection 67 which from the PWM generator 26 to the commutation block 34 leads, coinciding with the locking of the FET 50 both FETs 70 and 80 make conductive because the voltage drop across a conducting FET is smaller than the voltage drop across a current carrying diode.

Beim Sperren des FET 50 wird das Potenzial an dessen Drain D negativ, d.h. dort entsteht durch die Induktivität des Wicklungsstranges 52 oder 54 eine negative Spannungsspitze, deren Höhe vom Kopplungsfaktor der bifilaren Wicklung (vgl. 4) sowie der Schaltgeschwindigkeit des FET 50 abhängt.When locking the FET 50 the potential at its drain D becomes negative, ie there arises due to the inductance of the winding strand 52 or 54 a negative voltage peak whose height depends on the coupling factor of the bifilar winding (cf. 4 ) as well as the switching speed of the FET 50 depends.

Zum Begrenzen dieser negativen Spannungsspitze (ohne dabei den FET 50 langsamer schalten zu müssen) gibt es zwei Möglichkeiten:

a) Die Z-Diode 64, welche zwischen Drain und Source des FET 50 angeordnet ist. Durch sie wird die negative Spannungsspitze ab Erreichen einer bestimmten Amplitude gekappt. Oder:
b) Die Diode 55, deren Katode mit dem Drain D des FET 50 und deren Anode mit dem Anschluss 30 (GND) verbunden ist.

To limit this negative voltage peak (without leaving the FET 50 There are two options:

a) The Zener diode 64 which is between the drain and source of the FET 50 is arranged. Through them, the negative voltage peak is capped from reaching a certain amplitude. Or:
b) The diode 55 whose cathode is connected to the drain D of the FET 50 and its anode to the terminal 30 (GND) is connected.

1 zeigt beide Varianten. Beide Varianten harmonieren mit dem in 3 dargestellten Vorgang des Kreisstromes i₂ und beeinflussen diesen nicht negativ. 1 shows both variants. Both variants harmonize with the in 3 illustrated process of the circulating current i ₂ and do not affect this ne gativ.

Beide Varianten sind vorteilhaft, weil man bei ihnen die Schaltgeschwindigkeit des FET 50 nicht verlangsamen muss. Würde man das tun, so könnte sich eine Beziehung zwischen dem Tastverhältnis pwm und der Drehzahl des Motors 20 ergeben, die stark von der Linearität abweicht.Both variants are advantageous because they give you the switching speed of the FET 50 do not slow down. If that were done, then there could be a relationship between the duty cycle pwm and the speed of the motor 20 result, which deviates greatly from the linearity.

Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass durch Verändern des Tastverhältnisses des Signals 24 der Motorstrom i₄ (1) und damit auch die Drehzahl des Motors 20 über einen großen Bereich nahezu linear, geräuscharm und EMV-konform verändert werden kann, so dass z.B. einem Tastverhältnis von 20–100% auch eine Drehzahländerung von etwa 20–100% der Höchstdrehzahl entspricht. Dies wäre nicht möglich, wenn durch das PWM-Signal 22 die FETs 70 und 80 direkt gesteuert würden. Versuche der Anmelderin haben gezeigt, dass in diesem Fall bei einem Tastverhältnis unter 50% der Motor 20 einfach stehen bleibt.The invention provides the advantage that by changing the duty cycle of the signal 24 the motor current i ₄ ( 1 ) and thus the speed of the motor 20 can be varied over a large range almost linear, low noise and EMC compliant, so that, for example, a duty cycle of 20-100% also corresponds to a speed change of about 20-100% of the maximum speed. This would not be possible if due to the PWM signal 22 the FETs 70 and 80 would be controlled directly. Experiments by the applicant have shown that in this case, with a duty cycle below 50% of the engine 20 just stops.

Deshalb kann man mit dem PWM-Signal 24 bei der Erfindung direkt den Motor 20 steuern, ohne dieses Signal durch elektronische Manipulationen verändern zu müssen. Naturgemäß sind solche Manipulationen auch im Rahmen der Erfindung nicht ausgeschlossen, z.B. zum Erzeugen einer eingangs beschriebenen Hysterese.That's why you can use the PWM signal 24 in the invention directly the engine 20 control without having to change this signal by electronic manipulation. Naturally, such manipulations are not excluded in the context of the invention, for example for generating a hysteresis described above.

Sehr wichtig ist auch, dass durch die beschriebenen Schaltvorgänge im FET 50 die FETs 70 und 80, welche die elektronische Kommutierung bewirken, nicht stärker belastet werden, da beim Sperren des FET 50 der Strom im augenblicklich leitenden FET 70 oder 80 zeitweilig auf die Hälfte sinkt, wodurch auch die Verlustleistung entsprechend sinkt.It is also very important that the switching operations described in the FET 50 the FETs 70 and 80 , which cause the electronic commutation, are not burdened more, since when locking the FET 50 the current in the currently conducting FET 70 or 80 temporarily falls to half, whereby the power loss decreases accordingly.

Durch die intelligente Nutzung der im magnetischen Kreis des Motors 20 gespeicherten Energie, welche bei der Erfindung während der Zeiten zum Antrieb des Rotors 26 verwendet wird, während deren der FET 50 keinen Strom leitet, entsteht bei den Schaltvorgängen nur wenig Energie in Form von Blindleistung, so dass für den Kondensator 32 eine kleine Baugröße genügt, z.B. 100 bis 470 nF. Würde man die FETs 70 und 80 direkt mit dem Signal 24 steuern, so bräuchte man einen weitaus größeren Pufferkondensator, für den gerade bei Kompaktlüftern kein Platz vorhanden wäre. Auch würde ein solcher Kondensator wegen seiner beschränkten Lebensdauer implizit die Lebensdauer des Motors 20 verkürzen und könnte nicht als SMD-Bauteil verarbeitet werdenThrough the intelligent use of the magnetic circuit of the motor 20 stored energy, which in the invention during the times for driving the rotor 26 is used during which the FET 50 does not conduct electricity, resulting in the switching operations only little energy in the form of reactive power, so that for the capacitor 32 a small size is sufficient, eg 100 to 470 nF. Would you like the FETs 70 and 80 directly with the signal 24 control, so you would need a much larger buffer capacitor, for the compact fans would have no space. Also, because of its limited life, such a capacitor would implicitly extend the life of the motor 20 shorten and could not be processed as an SMD component

Durch die Z-Diode 64 oder die Diode 55 erreicht man, dass die am FET 50 in Betrieb entstehenden negativen Spannungsspitzen wesentlich gedämpft werden.Through the Z-diode 64 or the diode 55 you can reach that at the FET 50 in operation, negative voltage spikes are significantly attenuated.

Durch das RC-Glied 32, 34 erreicht man im Zusammenwirken mit der Diode 74, dass Spannungserhöhungen am Gleichstrom-Zwischenkreis (dc link) 51, die bei der normalen Kommutierung des Motors 20 auftreten, reduziert werden.Through the RC element 32 . 34 can be achieved in cooperation with the diode 74 in that voltage increases on the DC link (dc link) 51 that in the normal commutation of the engine 20 occur, be reduced.

Da der Motorstrom beim PWM-Betrieb durch beide Stränge 52, 54 fließt, ergibt sich durch die Erfindung eine Art Zwitter zwischen einem zweipulsigen Motor mit zwei Strängen und einem zweipulsigen Motor mit nur einem Strang, so dass sich insgesamt der Wirkungsgrad verbessert, da im FET 50 durch den digitalen Schaltbetrieb keine großen Verluste entstehen. Dies ermöglicht es, für den FET 50 einen Typ mit etwas geringerer Leistung zu verwenden, was die Kosten senkt.Since the motor current in PWM operation by both strands 52 . 54 flows, results from the invention, a kind of hermaphrodite between a two-pulse motor with two strands and a two-pulse motor with only one strand, so that overall the efficiency improves because in the FET 50 caused by the digital switching operation no major losses. This makes it possible for the FET 50 to use a type with slightly lower power, which reduces costs.

5 zeigt ein Oszillogramm der Ströme im Motor 20. Unten ist der Strom i₄ dargestellt, welcher aus der Stromquelle 22 in den Motor 20 fließt. Dieser Strom variiert bei pwm < 100% ständig zwischen dem Wert 0 und einem augenblicklichen Höchstwert, da der FET 50 z.B. 25 000 Mal in der Sekunde aus- und eingeschaltet wird. 5 shows an oscillogram of the currents in the motor 20 , Below, the current i _{4 is} shown, which is from the power source 22 in the engine 20 flows. This current varies constantly between the value 0 and an instantaneous maximum at pwm <100%, since the FET 50 eg 25,000 times per second off and on.

Darüber sind die Ströme i₁, i₂ und i₃ dargestellt, deren Bedeutung sich aus den 1 bis 4 ergibt.In addition, the currents i ₁ , i ₂ and i ₃ are shown, whose meaning is derived from the 1 to 4 results.

Der Strom i₁ (und ebenso der Strom i₃) im eingeschalteten Strang springt bei einem pwm < 100% ständig zwischen 50 und 100%, wie bei 4 ausführlich beschrieben.The current i ₁ (and also the current i ₃ ) in the switched strand jumps constantly at a pwm <100% between 50 and 100%, as in 4 described in detail.

Der Strom i₂ im nicht eingeschalteten Strang springt bei einem pwm < 100% zwischen 0 und 50%, bezogen auf den augenblicklichen Wert des Stromes i₄.The current i ₂ in the non-switched strand jumps at a pwm <100% between 0 and 50%, based on the instantaneous value of the current i ₄ .

Nimmt man an, dass der Motor mit 6 000 U/min läuft, so entspricht das 100 U/s. Eine Umdrehung dauert also 0,01 Sekunden.takes assuming that the engine runs at 6,000 rpm, that equates to 100 U / s. One turn takes 0.01 seconds.

Wenn das PWM-Signal eine Frequenz von 25 000 Hz hat, so erhält man also pro volle Rotorumdrehung eine Zahl Z von Z = 25 000·0,01 = 250 (3)Stromunterbrechungen durch den FET 50.If the PWM signal has a frequency of 25,000 Hz, so we get a number Z per full rotor revolution Z = 25,000 x 0.01 = 250 (3) Power interruptions by the FET 50 ,

Die Dauer dieser Unterbrechungen ist eine Funktion des Tastverhältnisses pwm, und dieses bestimmt folglich den tatsächlichen Wert der Ströme i₁, i₂, i₃ und i₄ und dadurch die Drehzahl des Motors 20.The duration of these interruptions is a function of the duty cycle pwm, and this consequently determines the actual value of the currents i ₁ , i ₂ , i ₃ and i ₄ and thereby the speed of the motor 20 ,

Die Fußpunktdiode 74 ist besonders wichtig für den Vorgang der Kommutierung: Wenn der FET 50 leitend ist, während die Kommutierung erfolgt, wird z.B. der bisher leitende FET 70 abgeschaltet und der bisher gesperrte FET 80 wird eingeschaltet.The base diode 74 is particularly important for the process of commutation: when the FET 50 is conductive, while the commutation takes place, for example, the previously conductive FET 70 switched off and the previously blocked FET 80 is turned on.

Durch das Abschalten des Stromes i₁ entsteht am Punkt e52 ein positives Potenzial, und dieses wird transformatorisch vom Strang 52 auf den Strang 54 übertragen, so dass dort der Punkt e54 negativer wird und sein Potenzial unter das Potenzial des Punktes 30 (GND) sinken kann, so dass ohne die Diode 74 ein Strom vom Punkt 30 zur Verbindung 72 fließen würde.By switching off the current i ₁ , a positive potential arises at the point e52, and this is transformed by the transformer 52 on the strand 54 so that point e54 becomes more negative there and its potential is below the potential of the point 30 (GND) may drop, so without the diode 74 a stream from the point 30 to the connection 72 would flow.

Dies könnte zur Folge haben, dass die Source des FET so negativ wird, dass der FET 70 wieder zu leiten beginnt und in einen hochohmigen Zustand gelangt.This could result in the source of the FET becoming so negative that the FET 70 begins to conduct again and enters a high-impedance state.

Durch die Diode 74 wird dies verhindert, denn in einem solchen Fall sperrt sie, so dass kein Strom vom Punkt 30 zur Verbindung 72 fließen kann und der abschaltende FET (hier der FET 70) gesperrt bleibt.Through the diode 74 this is prevented, because in such a case it locks, so that no current from the point 30 to the connection 72 can flow and the disconnecting FET (here the FET 70 ) remains locked.

Die Form der Ströme i₁ bis i₄ ist eine Funktion der Form der Spannung, die vom Rotor 36 bei seiner Drehung in den Strängen 52 und 54 induziert wird. Diese Form ist charakteristisch für elektronisch kommutierte Motoren, deren Rotoren eine etwa trapezförmige Magnetisierung der Rotorpole mit schmalen Pollücken haben. Eine solche bevorzugte Magnetisierung der Rotorpole hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als sehr wertvoll erwiesen.The shape of the currents i ₁ to i ₄ is a function of the shape of the voltage coming from the rotor 36 at his turn in the strands 52 and 54 is induced. This shape is characteristic of electronically commutated motors whose rotors have an approximately trapezoidal magnetization of the rotor poles with narrow pole gaps. Such a preferred magnetization of the rotor poles has proved to be very valuable in the context of the present invention.

Naturgemäß sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfache Abwandlungen und Modifikationen möglich. Z.B. können die Transistoren 50, 70 und 80 auch als bipolare Transistoren realisiert werden, doch werden FETs bevorzugt.Naturally, many modifications and modifications are possible within the scope of the present invention. For example, the transistors can 50 . 70 and 80 can also be realized as bipolar transistors, but FETs are preferred.

Claims

Method for operating a two-stranded electronically commutated DC motor, comprising: a permanent magnet rotor ( 36 ); Connections ( 28 . 30 ) for connecting the motor to a power source ( 22 ); a stator ( 102 ) with a winding arrangement, which has a first winding strand ( 52 ), to which a first controllable semiconductor switch ( 70 ) is assigned to the current in the first phase winding ( 52 ) and which a second phase winding ( 54 ), to which a second controllable semiconductor switch ( 80 ) is assigned to the current in the second winding strand ( 54 ) to control; wherein the first semiconductor switch ( 70 ) and the second semiconductor switch ( 80 ) together define a subset of semiconductor switches and serve for electronic commutation; one in a supply line from one connection ( 28 ) to the winding strands ( 52 . 54 ) arranged third controllable semiconductor switch ( 50 ); a device ( 74 ) for preventing a return current, which is arranged in a common supply line to the semiconductor switches of the subset; with the following steps: Depending on a desired operating condition of the engine ( 20 ), the third semiconductor switch ( 50 ) alternately locked and turned on, without this the currently conductive semiconductor switch ( 70 , 80 ) from the subset non-conducting, so that in operation subsequent to a blocking of the third semiconductor switch ( 50 ) via the currently controlled semiconductor switch from the subset, and the other semiconductor switch from the subset, or a latter associated freewheeling diode ( 76 . 81 ), and via the first and the second winding strand ( 52 . 54 ), a decaying circulating current (i ₂ ; i ₃ ) flowing in the motor ( 20 ) generates a torque.

Method according to Claim 1, in which the third semiconductor switch ( 50 ) by a PWM signal ( 24 ) is alternately locked in operation and turned on.

Method according to Claim 1 or 2, in which a winding strand ( 52 ) to a terminal (D) of its associated controllable semiconductor switch ( 70 ), and the other terminal (S) of this controllable semiconductor switch ( 70 ) with the corresponding other connection (S) of the other winding strand ( 54 ) connected controllable semiconductor switch ( 80 ) by an electrical connection ( 72 ) and in the supply line from the terminal ( 30 ) to this electrical connection ( 72 ) a blocking element ( 74 ) is provided, which allows only a current in a given direction.

Method according to one of the preceding claims, in which the winding strands ( 52 . 54 ) a magnetic coupling ( 56 ) exhibit.

Method according to Claim 4 for a motor comprising a ferromagnetic stator element ( 102 ), which is designed such that it the winding strands ( 52 . 54 ) couples magnetically.

Method according to one of the preceding claims, in which the third controllable semiconductor switch ( 50 ) a diode ( 64 ) is connected in anti-parallel.

Method according to Claim 6, in which the antiparallel-connected diode is in the form of a Z diode ( 64 ) is trained.

Method according to one of the preceding Claims in which between terminals ( 28 . 30 ) of the motor an RC element ( 32 . 34 ) is arranged.

Method according to one of the preceding claims, in which with each of the two winding strands ( 52 . 54 ) of the associated semiconductor switch ( 70 . 80 ) is connected in series, wherein between the connection of semiconductor switches ( 70 . 80 ) and associated winding strand ( 52 . 54 ) and the control electrode (G) of the relevant semiconductor switch ( 70 . 80 ) an RC element ( 82 . 84 ; 94 . 96 ) is provided to slow down the switching speed of this semiconductor switch.

Method according to one of the preceding claims, in which with each of the two winding strands ( 52 . 54 ) a semiconductor switch associated therewith ( 70 . 80 ) is connected in series, and for reducing oscillations at the winding strands ( 52 . 54 ) connected electrodes (D) of these semiconductor switches ( 70 . 80 ) between these electrodes (D) at least one RC element ( 90 . 92 ; 94 . 96 ) is provided.

Method according to one of the preceding claims, in which the third controllable semiconductor switch ( 50 ) at its with the winding strands ( 52 . 54 ) connected output ( 51 ) with one electrode of a diode ( 55 ) whose other electrode is connected to the other terminal ( 30 ) of the motor in order to limit voltage peaks which occur during switching operations of the third semiconductor switch ( 50 ) occur at its motorseitigem output.

Two-strand electronically commutated DC motor, comprising: a permanent magnetic rotor ( 36 ); Connections ( 28 . 30 ) for connecting the motor to a power source ( 22 ); a stator ( 102 ) having a winding arrangement, - which has a first winding strand ( 52 ), to which a first controllable semiconductor switch ( 70 ) is assigned to the current in the first phase winding ( 52 ), and - which have a second winding strand, ( 54 ), to which a second controllable semiconductor switch ( 80 ) is assigned to the current in the second winding strand ( 54 ) to control; wherein first semiconductor switch ( 70 ) and second semiconductor switch ( 80 ) together define a subset of semiconductor switches and serve for electronic commutation; one in a supply line from one of the connections ( 28 . 30 ) to the winding strands ( 52 . 54 ) arranged third controllable semiconductor switch ( 50 ); a device ( 74 ) for preventing a reverse current, which in a common supply line to the semiconductor switches ( 70 . 80 ) the subset is arranged; and an arrangement for effecting the following steps: Depending on a desired operating state of the engine ( 20 ), the third semiconductor switch ( 50 ) alternately locked and turned on, without this the non-conducting control of the currently conductive semiconductor switch from the subset, so that in operation, then to a blocking of the third semiconductor switch ( 50 ), via the currently controlled semiconductor switch from the subset and the other semiconductor switches from the subset, or a latter associated freewheeling diode ( 76 . 81 ), and via the first and the second winding strand ( 52 . 54 ), a decaying circulating current (i ₂ , i ₃ ) flows, which generates a torque in the motor.

Motor according to Claim 12, in which at least one of the semiconductor switches ( 50 . 70 . 80 ) is designed as a field effect transistor.

Motor according to Claim 12 or 13, in which a winding strand ( 52 ) with a terminal (D) of its associated semiconductor switch ( 70 ), and the other terminal (S) of this semiconductor switch ( 70 ) with the corresponding other connection (S) of the other winding strand ( 54 ) connected semiconductor switch ( 80 ) by an electrical connection ( 72 ) and in the supply line of one of the connections ( 28 . 30 ) to this electrical connection ( 72 ) a blocking element ( 74 ) is provided, which allows only a current in a given direction.

Motor according to one of Claims 12 to 14, in which the winding strands ( 52 . 54 ) a magnetic coupling ( 56 ) exhibit.

Motor according to claim 15, comprising a ferromagnetic stator element ( 102 ), which is designed such that it the winding strands ( 52 . 54 ) couples magnetically.

Motor according to one of Claims 12 to 16, in which the third controllable semiconductor switch ( 50 ) a diode ( 64 ) is connected in anti-parallel.

Motor according to one of claims 12 to 17, wherein between the terminals ( 28 . 30 ) of the motor an RC element ( 32 . 34 ) is arranged.

Motor according to one of claims 12 to 18, in which with each of the two winding strands ( 52 . 54 ) of the associated semiconductor switch ( 70 . 80 ) is connected in series, wherein between the connection of semiconductor switches ( 70 . 80 ) and associated winding strand ( 52 . 54 ), and the control electrode (G) of the semiconductor switch in question, ( 70 . 80 ), an RC element ( 82 . 84 ; 94 . 96 ) is provided to the switching speed of this semiconductor scarf to slow down.

Motor according to one of claims 12 to 19, in which with each of the two winding strands ( 52 . 54 ) of the associated semiconductor switch ( 70 . 80 ) is connected in series, and for reducing oscillations at the winding strands ( 52 . 54 ) connected electrodes (D) of these semiconductor switches ( 70 . 80 ) between these electrodes (D) at least one RC element ( 90 . 92 ; 94 . 96 ) is provided.

Motor according to one of Claims 12 to 20, in which the third semiconductor switch ( 50 ) at its motor-side outlet ( 51 ) with one electrode of a diode ( 55 ) whose other electrode is connected to the other terminal ( 30 ) of the motor ( 20 ) is connected to limit voltage spikes, which in switching operations of the third semiconductor switch ( 50 ) at its motorseitigem output ( 51 ) occur.

Motor according to one of Claims 12 to 21, in which the control electrode (G) of the third semiconductor switch ( 50 ) by a PWM signal ( 24 ) is controllable.

Motor according to one of Claims 12 to 22, in which the permanent-magnetic rotor ( 36 ) has a trapezoidal magnetization of its rotor poles.

Motor according to one of claims 12 to 23, which in addition to its terminals ( 28 . 30 ) for connection to a power source ( 22 ) at least one connection ( 66 ) for connection to a source ( 26 ) of a PWM signal ( 24 ) having.

Motor according to one of claims 12 to 24, which in a compact fans is arranged and used to drive it.