DE1269170B

DE1269170B - Contactless switching and control device with a jump characteristic when switching on and off

Info

Publication number: DE1269170B
Application number: DEP1269A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Ernst Lueder
Original assignee: ERNST LUEDER DR ING
Current assignee: ERNST LUEDER DR ING
Priority date: 1966-02-15
Filing date: 1966-02-15
Publication date: 1968-05-30
Also published as: DE1269170C2

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. CL:Int. CL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag: Number:
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H03kH03k

Deutsche Kl.: 21 al-36/18 German class: 21 al -36/18

1269 170
P 12 69 170.2-31
15. Februar 1966
30. Mai 19681269 170
P 12 69 170.2-31
February 15, 1966
May 30, 1968

Die Erfindung betrifft eine kontaktlose Schalt- und Steuereinrichtung, insbesondere zum Ansteuern eines kollektorlosen Gleichstrommotors, mit einer Sprungcharakteristik beim Ein- und Ausschalten.The invention relates to a contactless switching and control device, in particular for controlling a Brushless DC motor, with a jump characteristic when switching on and off.

Zum Ansteuern kollektorloser Gleichstrommotoren sind bereits Steuerorgane in Form von bewegten Permanentmagneten bekanntgeworden, welche den ohmschen Widerstand von magnetfeldabhängigen Widerständen verändern. Dabei ruft die durch das Steuerorgan bewirkte Widerstandsänderung eine Span- ίο nungsänderung hervor, die beispielsweise zum Schalten eines Transistors ausgenutzt wird. Außerdem sind beim kollektorlosen Gleichstrommotor Steuerorgane in Form einer bewegten Spule bekanntgeworden, welche sich, je nach der Rotorstellung, innerhalb oder außerhalb eines magnetischen Streufeldes befindet und damit an ihren Klemmen eine induzierte Spannung aufweist oder nicht. Die induzierte Spannung wird zum Steuern des Stromes in den Wicklungen des Motors verwendet. Auch ist bereits die Erscheinung bekannt, daß ein Übertrager, der durch ein Magnetfeld stark vormagnetisiert wird, wegen seiner Sättigung keine Sekundärspannung mehr abgeben kann. Die Sekundärspannung steigt aber an, wenn man die Vormagnetisierung entfernt. Diese von einer Vormagnetisierung abhängige Sekundärspannung läßt sich steuern.Controllers in the form of moving ones are already used to control brushless DC motors Permanent magnets have become known, which reduce the ohmic resistance of the magnetic field Change resistances. The change in resistance caused by the control unit causes a span ίο change in voltage, which is used, for example, to switch a transistor. Also are Control members in the form of a moving coil have become known in the brushless DC motor, which, depending on the rotor position, is inside or outside a magnetic stray field and so that it has an induced voltage at its terminals or not. The induced voltage becomes used to control the current in the windings of the motor. Also the appearance is already there known that a transformer, which is strongly pre-magnetized by a magnetic field, because of its saturation can no longer emit secondary voltage. The secondary voltage increases, however, if the premagnetization is used removed. This secondary voltage, which is dependent on a premagnetization, can be controlled.

Der Anwendungsbereich dieser bekannten Einrichtung ist einmal dadurch begrenzt, daß die erzielbaren Spannungsänderungen relativ klein sind und zum anderen die Steuerspannung immer allmählich und nicht sprunghaft von einer kleinen Amplitude in eine große Amplitude übergeht.The field of application of this known device is limited by the fact that the achievable Voltage changes are relatively small and, on the other hand, the control voltage is always gradual and not suddenly changes from a small amplitude to a large amplitude.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die vorstehend erwähnten Grenzen der bereits vorgeschlagenen Schalt- oder Steuereinrichtungen zu überwinden oder wesentlich zu erweitern und dabei eine sprunghafte Änderung eines Schaltungszustandes zu erzielen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Einrichtung mindestens einen an einen Oszillator angeschlossenen nichtlinearen gedämpften Schwingkreis aufweist mit einer einen instabilen Kennlinienbereich bewirkenden Dimensionierung der Schwingkreiselemente und mit einem mindestens einen Parameter des Kreises beeinflussenden Steuerorgan, insbesondere einem die Induktivität des Schwingkreises in an sich bekannter Weise beeinflussenden Permanentmagneten. The invention was based on the object of the above-mentioned limits of those already proposed To overcome switching or control devices or to expand them significantly and thereby an erratic To achieve change of a circuit state. According to the invention, this object is achieved by that the device has at least one non-linear damped resonant circuit connected to an oscillator has with a dimensioning of the oscillating circuit elements causing an unstable range of characteristics and with a control member influencing at least one parameter of the circuit, in particular a permanent magnet influencing the inductance of the resonant circuit in a manner known per se.

Durch die Steuerorgane wird bei der Einrichtung gemäß der Erfindung also nicht nur eine Wertänderung eines elektrischen Schaltgliedes erreicht, sondern ein ganzer Resonanzkreis beeinflußt. Auf diese Weise können mit Hilfe der Steuerorgane wesentlich größere Kontaktlose Schalt- und Steuereinrichtung
mit einer Sprungcharakteristik beim Ein- und
AusschaltenIn the device according to the invention, the control elements not only change the value of an electrical switching element, but also influence an entire resonance circuit. In this way, with the help of the control members, much larger contactless switching and control devices can be made
with a jump characteristic when entering and
Switch off

Anmelder:Applicant:

Dr.-Ing. Ernst Lüder,Dr.-Ing. Ernst Lüder,

7000 Stuttgart S, Heslacher Wand 357000 Stuttgart S, Heslacher Wand 35

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Dr.-Ing. Ernst Lüder, 7000 StuttgartDr.-Ing. Ernst Lüder, 7000 Stuttgart

Spannungsänderungen als bisher am Schalt- oder Steuerausgang der Einrichtung erzielt werden. Dies ergibt den Vorteil, daß die nachgeschalteten Elemente große Toleranzspannen hinsichtlich ihrer Durchlaßspannung, Kippspannung oder sonstiger Schwellwerte aufweisen dürfen. Außerdem springt, wie nachfolgend noch erläutert wird, bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Schalt- und Steuereinrichtung die Steuerspannung schlagartig vom Zustand kleiner Amplitude in einen Zustand großer Amplitude, so daß der Schaltvorgang dem schlagartigen öffnen oder Schließen eines körperhaften Kontaktes ähnlich wird.Voltage changes can be achieved than before at the switching or control output of the device. This gives the advantage that the downstream elements have large tolerance ranges with regard to their forward voltage, May have breakover voltage or other threshold values. It also jumps as below will be explained, in the switching and control device designed according to the invention, the control voltage abruptly from a state of small amplitude to a state of large amplitude, so that the switching process becomes similar to the sudden opening or closing of a physical contact.

Der Anwendungsbereich der erfindungsgemäß ausgebildeten Schalt- oder Steuereinrichtung ist sehr breit, da sie den Einsatz verschiedenartiger Steuerorgane erlaubt und der Umschaltvorgang durch eine Veränderung der Induktivität, der Kapazität, eines ohmschen Widerstandes, der Amplitude der Eingangsspannung eines Oszillators oder der Frequenz eines Oszillators bewirkt werden kann.The field of application of the switching or control device designed according to the invention is very broad, since it allows the use of different types of control organs and the switching process by means of a change the inductance, the capacitance, an ohmic resistance, the amplitude of the input voltage an oscillator or the frequency of an oscillator can be effected.

Als steuernde Größen können mindestens ein Permanentmagnet, der auf die Drossel des Resonanzkreises einwirkt, der Strom durch eine Sekundärwicklung der Drossel im Resonanzkreis oder die Gleichspannung an einer Kapazitätsdiode vorgesehen sein. Dabei ändert die Kapazitätsdiode ihre Kapazität in Abhängigkeit von einer Gleichspannung an ihren Klemmen. Als steuernde Größen sind auch in Reihe mit der Induktivität und der Kapazität liegende ohmsche Widerstände brauchbar, deren Wert beispielsweise von der magnetischen Induktion, der angelegten Spannung, dem Strom oder vom Lichteinfall abhängt. Der Umschaltvorgang könnte außerdem mit HiKe von Steuerorganen auch an sich bekannter Bauart bewirkt werden, welche die Ausgangsspannung und/oder die Frequenz des Oszillators beeinflussen. Außer dem Ansteuern eines kollektorlosen Gleichstrommotors kannAt least one permanent magnet that acts on the throttle of the resonance circuit can be used as controlling variables acts, the current through a secondary winding of the choke in the resonance circuit or the DC voltage be provided on a capacitance diode. The capacitance diode changes its capacitance to Dependence on a DC voltage at their terminals. The controlling variables are also in series With the inductance and the capacitance lying ohmic resistances usable, their value for example depends on the magnetic induction, the applied voltage, the current or the incidence of light. Of the The switching process could also be effected by means of control elements of a type known per se with HiKe which affect the output voltage and / or the frequency of the oscillator. Except for driving a brushless DC motor can

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die erfindungsgemäß ausgebildete elektrische Schalt- An Hand der beiden Diagramme läßt sich dieThe electrical switching device designed according to the invention can be based on the two diagrams

oder Steuereinrichtung insbesondere bei elektronischen Wirkungsweise der Einrichtung gemäß der vorliegen-Zündungsanlagen im Kraftfahrzeug, für die Steuerung den Erfindung erläutern. Angenommen, der Schwingvon Waschmaschinen und Buchungsmaschinen sowie kreis befindet sich in seinem stabilen Arbeitspunkt 3 anderen Maschinen verwendet werden, bei denen ge- 5(Fi g. 2), dann kann beispielsweise durch eine Ansteuerte Kontakte benötigt werden. Die Erfindung hebung der an den Schwingkreis angelegten Spannung kann also überall dort eingesetzt werden, wo man U₀, die eine Verschiebung der linearen Kennlinie 2 elektronische Kontakte braucht. in die gestrichelt dargestellte Lage 2' bewirkt, deror control device, in particular with electronic mode of operation of the device according to the present ignition systems in the motor vehicle, explain the invention for the control. Assuming that the oscillation of washing machines and accounting machines as well as the circle is in its stable working point 3 other machines are used in which 5 (Fig. 2), contacts can then be required, for example by a controlled device. The invention raising the voltage applied to the resonant circuit can therefore be used wherever U ₀ , which needs a shift in the linear characteristic curve 2 electronic contacts. in the dashed line position 2 'causes the

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus Schwingkreis in einen Zustand gebracht werden, in der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit io welchem er nur noch einen einzigen stabilen Arbeitsder Zeichnung. Im einzelnen zeigt punkt 4' hat. Der Schwingkreis kippt daher in denFurther features of the invention emerge from the resonant circuit can be brought into a state in the following description in connection with io which he only has a single stable working der Drawing. In detail point 4 'shows. The resonant circuit therefore tips over into the

F i g. 1 einen nichtlinearen Reihenschwingkreis, Arbeitspunkt 4'. Dieser Arbeitspunkt hat einen höhe-F i g. 1 a non-linear series resonant circuit, operating point 4 '. This working point has a high

F i g. 2 und 3 Kennlinien eines nichtlinearen ren Strom / als der Arbeitspunkt 3. Dadurch kann Reihenschwingkreises, parallel zu irgendeinem Element des SchwingkreisesF i g. 2 and 3 Characteristic curves of a non-linear current / than the operating point 3. This can Series resonant circuit, parallel to any element of the resonant circuit

F i g. 4 einen schematisierten zentralen Teillängs- 15 eine höhere Spannung abgegriffen werden, mit der sich schnitt durch einen mit einer erfindungsgemäß aus- eine nachgeschaltete elektronische Schaltstufe od. dgl. gebildeten Einrichtung versehenen kollektorlosen steuern laßt. Gleichstrommotor, Ein Kippen des Schwingkreises in eine andereF i g. 4 a schematic central partial longitudinal 15 a higher voltage can be tapped, with the Section through an electronic switching stage or the like connected in accordance with the invention. educated facility provided brushless control. DC motor, one tilting of the oscillating circuit into another

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V in stabile Lage mit geändertem Stromwert kann auch Fig. 4, 20 durch eine Änderung der Kapazität C oder derFIG. 5 shows a section along the line VV in a stable position with a changed current value, FIG. 4, 20 by changing the capacitance C or the

F i g. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI in Frequenz W der angelegten Spannung U₀ bewirkt Fig. 4, werden, wodurch eine Änderung des Steigungs-F i g. 6 causes a section along the line VI-VI in frequency W of the applied voltage U _0.

F i g. 7 ein Schaltbild der Steuerschaltung eines winkeis α der linearen Kennlinie 2 erreicht wird, erfindungsgemäß ausgebildeten kollektorlosen Gleich- In bevorzugter Weise wird jedoch das Kippen des Strommotors, 25 Resonanzkreises durch eine Veränderung der Induk-F i g. 7 a circuit diagram of the control circuit of an angle α of the linear characteristic curve 2 is achieved, According to the invention designed brushless equal- In a preferred manner, however, the tilting of the Current motor, 25 resonance circuit by changing the induction

F i g. 8 eine Teildarstellung einer der F i g. 7 tivität L des Schwingkreises bewirkt, beispielsweise entsprechenden, aber abgewandelten Schaltung, mit HiUe eines Permanentmagneten oder des StromesF i g. 8 is a partial illustration of one of FIGS. 7 activity L of the resonant circuit causes, for example, a corresponding but modified circuit, with a permanent magnet or the current

F i g. 9 eine Teildarstellung einer zweiten abgewan- in einer Sekundärwicklung auf dem Kern einer als delten Schaltung. Induktivität verwendeten Drossel. Durch eine Vor-F i g. 9 shows a partial representation of a second alternated in a secondary winding on the core of an as 3rd circuit. Inductance used choke. Through a pre

In den F i g. 2 und 3 sind Kennlinien für einen aus 30 magnetisierung der Drossel wird der Verlauf der F i g. 1 ersichtlichen Reihenschwingkreis dargestellt, Kennlinie 1 beeinflußt, und man erhält eine Kennder aus einem relativ kleinen ohmschen Widerstand R, linie 1', die nunmehr einen einzigen stabilen Zustand einer Induktivität L und einer Kapazität C aufgebaut des Resonanzkreises erlaubt. Bei einer Änderung der ist und dessen Zustand durch eine Beeinflussung der Kennlinie 1 in die Kennlinie 1' kippt der Schwingkreis Induktivität L mittels eines Permanentmagneten M 35 von dem stabilen Arbeitspunkt 3 in den Arbeitsverändert werden kann. punkt 4", in welchem ein höherer Strom fließt alsIn the F i g. 2 and 3 are characteristic curves for one of the magnetization of the throttle, the course of FIG. 1 shown series resonant circuit, characteristic curve 1 is influenced, and one obtains a characteristic from a relatively small ohmic resistance R, line 1 ', which now allows a single stable state of an inductance L and a capacitance C constructed of the resonance circuit. When there is a change in the actual and its state by influencing the characteristic curve 1 into the characteristic curve 1 ', the oscillating circuit inductance L tilts by means of a permanent magnet M 35 from the stable working point 3 to the working point. point 4 ", in which a higher current flows than

In dem Strom/Spannungs-Diagramm der F i g. 2 im Arbeitspunkt 3.In the current / voltage diagram of FIG. 2 in working point 3.

ist die Kennlinie lfür die an der nichtlinearen Drossel!, Das Verhalten der Drosseln unter dem Einfluß deris the characteristic curve l for the non-linear choke !, The behavior of the chokes under the influence of the

auftretende Spannung Ul(I) dargestellt. Außerdem ist Änderung der magnetischen Durchflutung läßt sich eine lineare Kennlinie 2 eingetragen, welche die Span- 40 aus F i g. 3 ersehen. Die Drossel weiste zunächst eineoccurring voltage Ul (I) shown. In addition, if there is a change in the magnetic flow, a linear characteristic curve 2 can be entered, which shows the span 40 from FIG. 3 see. The throttle initially showed one

Gemäß der Spannungsgleichung für den Reihen- punkt 3 in F i g. 2. Mit Hilfe eines Permanentschwingkreis gilt, falls der Kreis induktiv ist und der magneten M, der an die Drossel L herangebracht wird, ohmsche Widerstand R vernachlässigt wird: 45 läßt sich dann die Induktivität der Drossel beispiels-According to the voltage equation for row point 3 in FIG. 2. With the help of a permanent resonant circuit, if the circuit is inductive and the magnet M, which is brought up to the choke L , the ohmic resistance R is neglected: 45 the inductance of the choke can then be exemplified

_ .j. weise bis auf einen Wert L₁ (F i g. 3) verringern. Dabei_ .j. wisely down to a value L ₁ (Fig. 3). Included

U₀- Ul(I) — Uc, kippt der nichtlineare Schwingkreis um die Kante 7 U ₀ - Ul (I) - Uc, the non-linear oscillating circuit tilts around edge 7

also der Kennlinie 6 in den oberen Zweig der Kennlinieso the characteristic 6 in the upper branch of the characteristic

mit einem höheren Strom und einer höheren Spannung ₅o _um. Diesem Kippen entspricht die Umstellung des Resonanzkreises vom Arbeitspunkt 3 auf seinenwith a higher current and a higher voltage ₅ o _um . This tilting corresponds to the changeover of the resonance circuit from operating point 3 to its

Die Punkte 3, 4 und 5, an denen sich die beiden Arbeitspunkt 4 oder 4" in Fig. 2. Wird die Voreingetragenen Spannungskurven schneiden, sind mög- magnetisierung wieder entfernt, so erhält man wieder liehe Arbeitspunkte des Schwingkreises, wobei die die ursprüngliche Induktivität L₀, und der Kreis Schnittpunkte 3 und 4 stabile Arbeitspunkte dar- 55 kippt um die Kante 8 wieder in den Zustand kleinen stellen und der Schnittpunkt 5 einen instabilen Stromes um. Das Kippen um die Kanten 7 und 8 Arbeitspunkt bezeichnet, wie von der Theorie der kann sehr rasch vor sich gehen, nichtlinearen Resonanzkreise her bekannt ist. Wie aus dem Verlauf der Kennlinie 6 in F i g. 3Points 3, 4 and 5, at which the two working points 4 or 4 ″ in Fig. 2. If the pre-entered voltage curves intersect, if the possible magnetization has been removed again, one again obtains the working points of the resonant circuit, with the original inductance L ₀ , and the circle of intersection points 3 and 4 represents stable working points, and the point of intersection 5 reverts to an unstable current around edge 8. The tilting around edges 7 and 8 denotes the working point, as in theory this can happen very quickly and is known from non-linear resonance circles, as can be seen from the course of the characteristic curve 6 in FIG

In F i g. 3 ist der Betrag der Drosselspannung Ul hervorgeht, läßt sich eine erfindungsgemäß ausgein Abhängigkeit von der Induktivität!, der Drosselin 60 bildete Vorrichtung auch so einstellen, daß bei einer einem nichtlinearen gedämpften Schwingkreis dar- Erniedrigung der Induktivität der Drossel vom Wert gestellt. Diese Kennlinie 6 ist ebenfalls von der L₀ (Arbeitspunkt 9 in F i g. 3) bis zum Wert L₁ Theorie der nichtlinearen Schwingkreise her bekannt. (Arbeitspunkt 10 in F i g. 3) ein Kippen des Resonanz-Die mit einer durchgehenden Linie gezeichneten Teile kreises um die Kante 7 erreicht wird, ein Zurückder Kennlinie 6 bezeichnen den stabilen Bereich, 65 kippen des Resonanzkreises nach Entfernen des während der mit einer gestrichelten Linie gezeichnete Magneten jedoch unterbleibt. Beim Entfernen der Kurvenzweig einen instabilen Bereich der Kennlinie Vormagnetisierung erhält man nämlich wieder den darstellt. Wert L₀; man befindet sich aber im Arbeitspunkt 11,In Fig. 3, the amount of the inductor voltage is apparent Ul, an invention ausgein dependence 60 formed device can be of the inductance !, the Drosselin also set so that, when a non-linear damped resonant circuit DAR found lowering the inductance of the choke of the value. This characteristic curve 6 is also known from L ₀ (operating point 9 in FIG. 3) up to the value L _{1 from the} theory of non-linear oscillating circuits. (Working point 10 in FIG. 3) a tilting of the resonance circle around the edge 7 drawn with a continuous line is reached, a return of the characteristic curve 6 denotes the stable area, 65 tilting of the resonance circuit after removing the during the with a However, the magnets drawn with the dashed line are omitted. When removing the branch of the curve, an unstable area of the pre-magnetization characteristic curve is obtained again. Value L ₀ ; but you are in working point 11,

5 65 6

und ein Kippen in den ursprünglichen Zustand um lungsteil 19 a an die Gleichspannungs-Betriebsquelle die Kante 8 ist nicht möglich. Dieser Fall tritt ein, 36 für den kollektorlosen Gleichstrommotor gelegt wenn die Induktivität L der gesättigten Drossel in ist. Die parallel zur Spule 31 des zweiten Resonanzdem zwischen den beiden Kennlinienkanten 7 und 8 kreises und zur Spule 32 des dritten Resonanzkreises liegenden, durch die Induktionswerte B₁ und B₂ 5 abgegriffenen Ausgangsspannungen werden in entbegrenzten Bereich beispielsweise auf den Wert L₀ sprechender Weise über eine Diode 37 und 39 auf gelegt wird. Leistungstransistoren 38 und 40 gegeben, deren Emitter-and a tilting in the original state to ment part 19 a to the DC operating source, the edge 8 is not possible. This case occurs, 36 for the brushless DC motor placed when the inductance L of the saturated choke is in. The output voltages located parallel to the coil 31 of the second resonance circuit between the two characteristic curve edges 7 and 8 and to the coil 32 of the third resonance circuit, tapped by the induction values B ₁ and B ₂ 5, are in an unbounded range, for example to the value L ₀ , using a Diode 37 and 39 is placed on. Power transistors 38 and 40 given, the emitter

Eine erfindungsgemäß ausgebildete Schalt- oder Kollektor-Strecken in Reihe mit dem Wicklungsteil 190A switching or collector path designed according to the invention in series with the winding part 190

Steuereinrichtung mit einem nichtlinearen Resonanz- oder 19 c des Motors an die Gleichspannungsquelle 36Control device with a non-linear resonance or 19 c of the motor to the DC voltage source 36

kreis hat also ein außerordentlich vielseitiges An- io gelegt sind,Kreis has therefore created an extraordinarily versatile approach,

wendungsgebiet. Alle drei Resonanzkreise sind auf den in F i g. 2application area. All three resonance circles are on the in F i g. 2

In den Fig. 4 bis 7 ist ein praktisches Ausführungs- eingezeichneten Arbeitspunkt 3 gelegt, befinden sich beispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt, bei also normalerweise im Zustand eines kleinen Stromes/, welchem das vorstehend erläuterte Kippen eines nicht- der durch jeden der Resonanzkreise fließt. Sobald der linearen Resonanzkreises mit Hilfe der Veränderung 15 mit dem Rotor des Motors umlaufende Permanentder Induktivität des Resonanzkreises angewandt wird. magnet 25 in den Bereich einer gesättigten Drossel 20 F i g. 4 zeigt einen schematischen Teillängsschnitt bis 22 eines der drei Resonanzkreise gelangt, beispielsdurch einen kollektorlosen Gleichstrommotor, der weise gemäß F i g. 7 in den Bereich der Drossel 22, aus einem hohlzylindrischen Gehäuse 15 besteht, auf wird die Induktivität dieser Drossel 22 von ihrem in dessen Innenseite ein lamellierter zylinderringförmiger 20 F i g. 2 eingetragenen Normalwert L₀ auf die Induk-Eisenkörper 16 angeordnet ist, der den magnetischen tivität L₁ verringert. Dabei erfolgt ein Kippen um die Rückschluß für einen homogenen Permanentmagnet- Kante 7 der Kennlinie 6 in den Arbeitspunkt 10 im rotor 17 bildet, der auf einer Motorwelle 18 befestigt Bereich höheren Stromes. Damit erfolgt auch ein ist. Die Ankerwicklung 19 des Motors ist stationär Kippen des Schwingkreises vom Arbeitspunkt 3 angeordnet und beispielsweise direkt auf dem unge- 25 beispielsweise in den Arbeitspunkt 4". Die Folge nuteten Rückschlußkörper 16 in geeigneter Weise davon ist eine Erhöhung der Spannung auch an der befestigt. Die Ankerwicklung 19 ist — wie aus dem Spule 32 des Schwingkreises, die als Ausgangsspannung Schaltbild der F i g. 7 hervorgeht — in drei gleiche abgenommen und über die Diode 39 auf die Basis Teilwicklungen 19 a, 19 b und 19 c aufgeteilt, die nach des Leistungstransistors 40 gegeben wird. Die Schal-Art einer Drehstromwicklung gleichmäßig über den 30 tung ist so ausgelegt, daß dabei das Basispotential der Umfang des Motors verteilt sind. Zum Betrieb des Leistungstransistoren so weit abgesenkt wird, daß sie Motors müssen die einzelnen Wicklungsteile mittels durchlässig werden und über die Emitter-Kollektoreiner gesonderten Steuerschaltung angesteuert werden, Strecke des Leistungstransistors 40 ein Gleichstrom so daß der Betriebsgleichstrom des Motors zur von der Spannungsquelle 36 durch die Teilwicklung Erzielung eines Drehmoments auf den Rotor nach- 35 19 c des Gleichstrommotors fließen kann. Sobald der einander und in einer bestimmten Folge durch die mit dem Rotor bewegte Permanentmagnet 25 aus dem einzelnen Teilwicklungen fließt. Bereich der Drossel 22 gelangt, kippt der Schwingkreis Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Steuer- wieder in seinen ersten stabilen Arbeitspunkt 3 zuschaltung für jede der drei Teilwicklungen einen rück, der Leistungstransistor 40 wird gesperrt und der nichtlinearen Reihenschwingkreis mit einer Drossel 20, 40 Gleichstromfluß durch die Teilwicklung 19 c unter-21 und 22 auf. Die Drosseln sind gemäß F i g. 4 und brochen. Zu diesem Zeitpunkt hat jedoch der ent-6, jeweils um 120° gegeneinander versetzt, auf der sprechend dimensionierte Permanentmagnet 25 bereits Innenseite des stationären Lagerschildes 24 angeordnet die nächstfolgende Ferritkerndrossel 21 des zweiten und liegen im Bereich eines ringsegmentförmigen Resonanzkreises beeinflußt und diesen Resonanzkreis Permanentmagneten 25, der auf der Motorwelle 18 45 in seinen anderen Arbeitspunkt im Bereich größeren befestigt ist und zusammen mit dem Permanent- Stromes gekippt, so daß der Leistungstransistor 38 rotor 17 umläuft. Zur Vermeidung einer Unwucht ist durch Absenkung seines Basispotentials durchlässig diesem Magneten 25 ein Gegengewicht 26 zugeordnet. geworden ist und nunmehr ein Gleichstromfluß durch Die drei Drosseln können natürlich auch um jeweils die Teilwicklung 19 b erfolgt.In FIGS. 4 to 7, a practical working point 3 is shown, an example of the subject matter of the invention is shown, ie normally in the state of a small current / which does not flow through each of the resonance circuits due to the above-explained tilting of one. As soon as the linear resonance circuit is applied by means of the change 15 with the rotor of the motor rotating permanent of the inductance of the resonance circuit. magnet 25 in the area of a saturated throttle 20 F i g. FIG. 4 shows a schematic partial longitudinal section until one of the three resonance circuits reaches 22, for example through a brushless direct current motor, the way according to FIG. 7 in the area of the throttle 22, consisting of a hollow cylindrical housing 15, the inductance of this throttle 22 is from its inside a laminated cylindrical ring-shaped 20 F i g. 2 registered normal value L _{0 is arranged} on the inductive iron body 16, which reduces the magnetic activity L _1. There is a tilting around the conclusion for a homogeneous permanent magnet edge 7 of the characteristic 6 forms in the working point 10 in the rotor 17, which is attached to a motor shaft 18 area of higher current. So there is also a. The armature winding 19 of the motor is arranged in a stationary tilting of the resonant circuit from operating point 3 and for example directly on the un- 25 for example in operating point 4 " 19 is - as from the coil 32 of the resonant circuit, which emerges as the output voltage circuit diagram of FIG. 7 - taken in three identical and divided via the diode 39 on the base partial windings 19 a, 19 b and 19 c, which are after the power transistor 40. The switching type of a three-phase winding is designed so that the base potential is distributed over the circumference of the motor controlled via the emitter-collector of a separate control circuit, path of the power transistor 40 a direct current so that the operating direct current of the motor can flow from the voltage source 36 through the partial winding to achieve a torque on the rotor after 35 19 c of the direct current motor. As soon as the permanent magnet 25, which is moved with the rotor, flows out of the individual partial windings to each other and in a certain sequence. In the area of the choke 22, the resonant circuit tilts the partial winding 19 c under-21 and 22 on. The throttles are according to FIG. 4 and broke. At this point, however, the ent-6, each offset by 120 ° from one another, has already arranged the next following ferrite core choke 21 of the second on the correspondingly dimensioned permanent magnet 25 on the inside of the stationary end shield 24 and are in the area of a ring segment-shaped resonance circuit and this resonance circuit is influenced by permanent magnets 25, which is attached to the motor shaft 18 45 in its other working point in the larger area and tilted together with the permanent current, so that the power transistor 38 rotor 17 rotates. To avoid an imbalance, a counterweight 26 is assigned to this magnet 25 by lowering its base potential. has become and now a direct current flow through the three chokes can of course also take place around the partial winding 19 b .

120° gegeneinander versetzt an der Innenseite des 50 Dieses Steuer- und Schaltspiel geht weiter über den120 ° offset from one another on the inside of the 50. This control and switching cycle continues via the

Gehäuses 15 befestigt werden (Drosseln 20', 22' in dritten Resonanzkreis zurück zum ersten Resonanz-Housing 15 are attached (chokes 20 ', 22' in the third resonance circuit back to the first resonance

F i g. 4). Durch den Magneten 25 wird in bereits kreis und wiederholt sich fortlaufend. Durch dieF i g. 4). The magnet 25 is already in a circle and repeats itself continuously. Through the

geschilderter Weise die Induktivität der Drosseln 20 aufeinanderfolgende Einschaltung der drei Teilwick-described way the inductance of the chokes 20 successive switching on of the three partial winding

bis 22 verändert. Die Abmessungen und die Anordnung lungen 19 a bis 19 c wird im Gleichstrommotor in anchanged to 22. The dimensions and the arrangement lungs 19 a to 19 c is in the DC motor in on

des Magneten 25 sind so getroffen, daß in jeder 55 sich bekannter Weise ein durch den Rotor gesteuertesof the magnet 25 are made so that in each 55 a known manner is controlled by the rotor

Rotorstellung eine der Drosseln 20 bis 22 mit Sicher- umlaufendes Magnetfeld erzeugt, das ein DrehmomentRotor position one of the throttles 20 to 22 with a safe circulating magnetic field generates a torque

heit durch ihn beeinflußt wird. auf den Rotor ausübt.is influenced by it. exerts on the rotor.

Gemäß F i g. 7 sind die drei Reihenschwingkreise, Die vorstehend beschriebene Steuerschaltung kann die außer den Drosseln 20, 21, 22 jeweils einen Kon- auf verschiedene Weise abgewandelt werden. Beispielsdensator 27, 28, 29 und eine Spannungsabgriff- 60 weise könnte durch die symmetrische oder unsymmespule 30, 31, 32 aufweisen, parallel zueinander an irische Anordnung mehrerer umlaufender Permanenteinen Oszillator 33 gelegt. An die Stelle der Spulen 30, magnete 25 auch ein gleichzeitiges Zu- und Abschalten 31, 32 können auch ohmsche Widerstände oder der Einzelwicklungen 19 a bis 19 c an die Gleich-Kapazitäten treten. Die parallel zur Spule 30 des Spannungsquelle 36 bewirkt werden. Das Schalten der ersten Resonanzschwingkreises abgegriffene Ausgangs- 65 Leistungstransistoren 35, 38 und 40 muß auch nicht spannung ist über eine Diode 34 auf die Basis eines direkt mit Hilfe der Ausgangsspannung der Resonanz-Leistungstransistors 35 gegeben, dessen Emitter-Kol- kreise erfolgen, sondern die Leistungstransistoren lektor-Strecke in Reihe mit dem ersten Ankerwick- könnten mit Vorstufen, beispielsweise mit Kollektor-According to FIG. 7 are the three series resonant circuits, the control circuit described above can which apart from the throttles 20, 21, 22 each have a cone modified in different ways. Example capacitor 27, 28, 29 and a voltage tap-off 60 could be through the symmetrical or asymmetrical coil 30, 31, 32 have, parallel to one another in an Irish arrangement of a plurality of continuous permanent lines Oscillator 33 placed. Instead of the coils 30, magnets 25 also switch on and off at the same time 31, 32 can also have ohmic resistances or the individual windings 19 a to 19 c to the DC capacitances step. Which are effected in parallel with the coil 30 of the voltage source 36. Switching the first resonant circuit tapped output 65 power transistors 35, 38 and 40 does not have to be voltage is via a diode 34 to the base of a directly using the output voltage of the resonance power transistor 35 given, the emitter circuits of which take place, but the power transistors lektor route in series with the first Ankerwick could with preliminary stages, for example with collector

Basis-Stufen (sogenannte Emitterschaltungen) versehen sein, die mittels der Ausgangsspannung der Resonanzkreise gesteuert werden.Base stages (so-called emitter circuits) be provided, which by means of the output voltage of the resonance circuits being controlled.

In den F i g. 8 und 9 sind zwei weitere Abwandlungsmöglichkeiten der in Zusammenhang mit F i g. 7 beschriebenen Schaltung veranschaulicht. Dabei ist der Einfachheit halber nur einer der drei Resonanzkreise dargestellt. Bei einer Schaltung gemäß F i g. 8 erfährt die parallel zu einem ohmschen Widerstand 41 abgegriffene Steuerspannung des nichtlinearen Resonanzkreises mit der Drossel 20' und dem Kondensator 27' eine Gleichrichtung direkt über die Emitter-Basis-Diode des Leistungstransistors 35'. Dadurch wird ein pulsierender Kollektorstrom durch die zugeordnete Teilwicklung 19 a des Gleichstrommotors erzielt, der bei Bedarf mittels eines Kondensators 42 geglättet werden kann.In the F i g. 8 and 9 are two further possible modifications of the in connection with FIG. 7 illustrates the circuit described. For the sake of simplicity, only one of the three resonance circles is shown. In a circuit according to FIG. 8, the control voltage of the nonlinear resonance circuit, tapped in parallel to an ohmic resistor 41, is rectified directly via the emitter-base diode of the power transistor 35 'with the choke 20' and the capacitor 27 '. As a result, a pulsating collector current is achieved through the assigned winding part 19 a of the direct current motor, which can be smoothed by means of a capacitor 42 if necessary.

Bei dem in F i g. 9 dargestellten Schaltungsbeispiel mit dem aus einer Drossel 20", einem Kondensator 27" und einem ohmschen Widerstand 43 gebildeten Resonanzkreis wird die einem Verbraucher 44 (beispielsweise einer Teilwicklung eines kollektorlosen Gleichstrommotors) zugeführte Leistung durch eine parallel zu dem Widerstand 43 gelegte Gleichrichterschaltung 45 direkt dem niditlinearen Resonanzkreis entnommen. Der nichtlineare Resonanzkreis übernimmt damit gleichzeitig die Funktion der Steuerung und der Leistungsabgabe. Ohne die Gleichrichterschaltung 45 kann im Verbraucher 44 auch ein Wechselstrom erhalten werden. Die obere Grenze der dem Verbraueher zur Verfügung stehenden Leistung ist durch die maximale Dämpfung des nichtlinearen Kreises bestimmt, oberhalb welcher der Kreis keine zwei stabilen Zustände mehr aufweist.In the case of the one shown in FIG. 9 shown circuit example with the one consisting of a choke 20 ", a capacitor 27" and a resonance circuit formed by an ohmic resistor 43 is a consumer 44 (for example a partial winding of a brushless DC motor) supplied by a parallel Rectifier circuit 45 connected to resistor 43 is taken directly from the non-linear resonance circuit. The non-linear resonance circuit takes over the function of the control and the Power output. Without the rectifier circuit 45, an alternating current can also be used in the consumer 44 can be obtained. The upper limit of the power available to the consumer is through the maximum attenuation of the nonlinear circle determines, above which the circle no two has more stable states.

Die Steuerschaltung könnte auch mit Hilfe linearer Resonanzkreise gebildet werden. Bei einer kleinen Induktivitätsaussteuerung, bei welcher lineare Verhältnisse vorliegen, kann auf Grund der Nichtlinearität der Magnetisierungskennlinie auch bei einer nicht gesättigten Drossel eine beispielsweise zum Ansteuern eines Transistors ausreichende Änderung der Spannung Ul mit Hilfe eines Permanentmagneten erzielt werden. Das ausgeprägtere Sprungverhalten eines nichtlinearen Resonanzkreises gewährleistet jedoch eine sicherere Wirkungsweise der Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit den eingangs hervorgehobenen Vorteilen.The control circuit could also be formed with the aid of linear resonance circuits. In the case of a small inductance modulation, in which linear relationships exist, a change in the voltage U1 sufficient, for example, to control a transistor, can be achieved with the aid of a permanent magnet due to the non-linearity of the magnetization characteristic, even with a non-saturated choke. The more pronounced jump behavior of a non-linear resonance circuit, however, ensures a more reliable mode of operation of the device according to the present invention with the advantages highlighted at the beginning.

Wie bereits erwähnt, ist die Anwendung der erfindungsgemäß ausgebildeten Einrichtung nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiels beschränkt, sondern die Erfindung betrifft praktisch einen elektronischen Kontakt, der in den verschiedenartigsten Steueranlagen eingesetzt werden kann, zumal seine Steuerung nicht nur durch eine Veränderung der Induktivität des Resonanzkreises, sondern außerdem durch eine Veränderung der Kapazität (beispielsweise durch Verwendung einer Kapazitätsdiode), der Spannung oder der Frequenz des Oszillators und — bei entsprechender Dimensionierung — selbst durch eine Veränderung des ohmschen Widerstandes des Resonanzkreises bewirkt werden kann. Dabei können die Steuerorgane, also beispielsweise ein Permanentmagnet, mit den verschiedenartigsten Trägern gekoppelt sein, beispielsweise rotierenden Wellen oder in Längsrichtung verschiebbaren Maschinenteilen. Sie können aber auch fest mit den Elementen der Resonanzkreise gekoppelt sein, wie beispielsweise im Fall einer Steuerwicklung auf der Drossel oder der gleichzeitigen Verwendung einer Kapazitätsdiode als Kapazität eines Resonanzkreises. Zur zusätzlichen Beeinflussung der am Resonanzkreis abgegriffenen Ausgangsspannung können strom- oder spannungsabhängige Widerstände im Resonanzkreis vorgesehen werden.As already mentioned, the application is according to the invention trained device is not limited to the embodiment described, but the invention relates practically to an electronic contact in the most diverse Control systems can be used, especially since its control not only by changing the Inductance of the resonance circuit, but also by a change in capacitance (for example by using a capacitance diode), the voltage or the frequency of the oscillator and - at appropriate dimensioning - even by changing the ohmic resistance of the resonance circuit can be effected. The control organs, for example a permanent magnet, can be coupled to a wide variety of carriers, for example rotating shafts or in the longitudinal direction movable machine parts. But you can also stick with the elements of the resonance circuits be coupled, such as in the case of a control winding on the choke or the simultaneous Use of a capacitance diode as the capacitance of a resonance circuit. For additional influence the output voltage tapped at the resonance circuit can be current- or voltage-dependent resistors be provided in the resonance circuit.

Claims

Patent claims:

1. Contactless switching and control device, in particular for controlling a brushless one DC motor, marked with a jump characteristic when switching on and off damped by at least one non-linear one connected to an oscillator Resonant circuit with an unstable range of characteristics causing the dimensioning Resonant circuit elements and influencing at least one parameter of the circle Control member, in particular one, the inductance of the resonant circuit in a known manner influencing permanent magnets.

2. Device according to claim 1, characterized in that a secondary winding is used as the control member a choke is provided in the resonance circuit.

3. Device according to claim 1, characterized in that one on a control member variable DC voltage harassing varactor diode is provided, which at the same time the variable Forms capacitance of the resonance circuit.

4. Device according to claim 1, characterized in that the resonance circuit is provided with an ohmic resistance (K) which can be changed by means of the control element.

5. Device according to claim 1, characterized in that also known control organs, which act on the oscillator to change its output voltage and / or frequency are provided.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the additional Influence of the switching or control voltage tapped at the resonance circuit, current or voltage dependent Resistors are provided in the resonance circuit.

7. Contactless switching or control device according to claim 1 for controlling a brushless DC motor with several fixed part windings, which are controlled by a control circuit are connected to a DC voltage source, characterized in that the stator (15, 24) of the motor a number corresponding to the number of individual partial windings (19a to 19c), preferably with a core made of saturable material provided chokes (20, 21, 22) next to the path of at least one with the rotor (17, 18) rotating permanent magnet (25) in the same angular division over the circumference of the machine are distributed and these chokes (20 to 22) each part of a resonance circuit of the control circuit for the engine are.

8. Device according to claim 7, characterized in that the in a known manner control output each parallel to an element (30, 31, 32) of the resonance circuits Via a rectifier element (34, 37, 39) into the emitter-base circuit of a power transistor (35, 38, 40) is placed, the current flow from the

Operating direct current source (36) in the associated partial winding (19 a, 19 b, 19 c) of the motor controls.

9. Device according to claim 7 and 8, characterized in that the control output in the Emitter-base circuit in front of the power transistor in a manner known per se as a collector-base stage switched pre-transistor is placed.

10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the in itself in a known manner parallel to an element (41) of the resonance circuit lying control output directly is placed on the emitter-base path of the transistor (35 ') and the rectification of the tapped Control voltage takes place directly via the emitter-base diode of the transistor (35 ') (FIG. 8).

11. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the in on a control output lying in a known manner parallel to an element (43) of the resonance circuit

Consumer (44) is placed directly via a rectifier circuit (45) (Fig. 9).

12. Contactless switching or control device according to one of claims 1 to 5 as electronic Contact for various types of switchgear, for example switchgear for washing machines, characterized in that at least one control member, for example a permanent magnet body, movable on a path by means of a preferably time-controlled organ support is arranged on the contactlessly influenceable inductive and / or capacitive and / or ohmic elements bypasses at least one resonance circuit, the outputs of the Resonance circuits are connected to electronic circuit breakers.

Considered publications:
German Auslegeschrift No. 1 047 240;
"Funkschau", 1962, issue 14, pp. 377/378.

1 sheet of drawings