Die Erfindung bezieht sich auf einen bürstenlosen Gleichstrommotor,
dessen Läufer als Dauermagnetläufer ausgebildet ist. Der. Ständer des Motors ist
mit Spulen versehen, welche in Abhängigkeit von der Läuferstellung über Ständertransistoren
gespeist werden. Die Basen der Ständertransistoren sind an die Kollektoren von Komplementärtransistoren
angeschlossen, die wiederum über ihre eigenen Basiskreise läuferstellungs- und magnetfeldabhängig
beaufschlagt werden.The invention relates to a brushless DC motor,
whose rotor is designed as a permanent magnet rotor. Of the. Motor stator is
provided with coils, which depending on the rotor position via stator transistors
be fed. The bases of the stator transistors are connected to the collectors of complementary transistors
connected, which in turn are dependent on the rotor position and magnetic field via their own base circuits
be applied.
Es ist schon eine derartige Anordnung bekanntgeworden, bei welcher
die Basen der Ständertransistoren an die Kollektoren von Komplementärtransistoren
angeschlossen sind. Diese bekannte Anördnung hat jedoch den Nachteil, daß für die
Durchsteueruna der Komplementärtransistoren ein relativ hoher Strombedarf vorliegt,
durch welchen der Speisestrom des Motors nicht unerheblich herabgesetzt wird. Insbesondere
beim Batteriebetrieb eines solchen Motors wird dadurch der Wirkungsgrad desselben
verschlechtert.Such an arrangement has already become known in which
the bases of the stator transistors to the collectors of complementary transistors
are connected. However, this known arrangement has the disadvantage that for the
By controlling the complementary transistors there is a relatively high power requirement,
by which the supply current of the motor is not insignificantly reduced. In particular
when such a motor is operated on a battery, the efficiency of the motor is the same
worsened.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen bürstenlosen Gleichstrommotor
der eingangs geschilderten Art anzugeben, bei welchem der Wirkungsgrad gegenüber
bekannten Motoren verbessert ist. Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung
dadurch, daß bei n Ständerspulen (n-1) Komplementärtransistoren mit ihren Basen
und Emittern im Nullzweig einer Brückenschaltung liegen, in deren einem (n-1) mal
vorgesehenen Zweig magnetfeldabhängige Widerstände liegen und deren anderer Zweig
als für alle (n-1) Zweige gemeinsamer Zweig vorgesehen ist, und daß die Basis eines
.(Noten) Komplementärtransistors über Widerstände mit den Kollektoren der (n-1)
Komplementärtransistoren verbunden ist. Der Vorteil der Erfindung besteht darin,
daß durch den Einsatz der Brüc]#enschaltung die Gegenwiderstände zu den magnetfeldabhängigen
Widerständen hochohmig ausgebildet werden können, so daß der Verluststrom, der über
diese Brückenzweige fließt, sehr gering ist und dementsprechend der Wirkungsgrad
des Motors gegenüber bekannten Motoren der geschilderten Art erhöht wird, da der
Speisestrom infolge des verminderten Verluststromes beim Motor nach der Erfindung
erhöht ist.The invention has for its object to provide a brushless DC motor of the type described, is wherein the efficiency compared to known motors improved. This object is achieved according to the invention in that with n stator coils (n-1) complementary transistors with their bases and emitters are in the zero branch of a bridge circuit, in whose one (n-1) branch there are magnetic field-dependent resistances and the other branch than for all (n-1) branches common branch is provided, and that the base of a (note) complementary transistor is connected via resistors to the collectors of the (n-1) complementary transistors. The advantage of the invention is that by using the bridge circuit, the opposing resistances to the magnetic field-dependent resistors can be made high-resistance, so that the leakage current that flows through these bridge branches is very low and, accordingly, the efficiency of the motor compared to known motors of the type described is increased because the feed current is increased as a result of the reduced leakage current in the motor according to the invention.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung an Hand
eines Schaltbildes dargestellt. Die Ständerspulen sind mit 1, 2 und
3 bezeichnet und werden über die Transistoren 4, 5 und 6 nach
Schließen des Schalters 7 aus der Stromquelle 8 gespeist. Den Ständertransistoren
4, 5 und 6 ist jeweils einer der Transistoren 9, 10 und
11 vorgeschaltet. Diese vorgeschalteten Transistoren weisen entgegengesetzte
Polarität auf. Die Basis des Transistors 4 liegt an einem aus den Widerständen
11 und 13 gebildeten Spannungsteiler, während die Basis des Transistors
5 an einem aus den Widerständen 14 und 15 gebildeten Spannungsteiler
liegt. Die Widerstände 16 und 17 bilden einen Spannungsteiler für
die Basis des Transistors 6. Die Basis des Transistors 4 ist über den Widerstand
12 mit dem Kollektor des Transistors 9, die Basis des Transistors
5 über den Widerstand 14 mit dem Kollektor des Transistors 10
und die
Basis des Transistors 6 über den Widerstand 16 mit dem Kollektor des
Transistors 11 verbunden. Die Basen der Transistoren 9 und
10 liegen an zwei Eckpunkten einer Brückenschaltung 18. Der eine Zweig
dieser Brückenschaltung wird aus der Diode 19 und dem Widerstand 20 gebildet,
während in* dem, anderen Zweig wahlweige fitr den Transistor 9
oder den Transistor
10 die magnetfeldabhängigen Widerstände 21 und 22 sowie die Widerstände
23
und 24 liegen. über die Basis-Kollektor-Strecke eines Regeltransistors
25 liegen die Widerstände 26 und 27
parallel zu den magnetfeldabhängigen
Widerständen 21 und 22. Die Basen der Transistoren 4 und 5 sind über die
Widerstände 28 und 29 mit der Basis des Transistors 11 verbunden,
welche weiterhin über den Widerstand 30 mit dem negativen Pol der Spalinungsquelle
8 verbunden- ist. Die in den Ständerspulen induzierte Spannung wird über
die Dioden 31, 32 und 33 abgegriffen und auf den Kondensator 34 gegeben.
Parallel zu diesem Kondensator liegt die mit 35 bezeichnete Brückenschaltung,
in deren Nullzweig der Regeltransistor 25 vorgesehen ist. über den Kondensator
36 ist die Basis des Transistors 11 mit dem einen Eckpunkt der Brückenschaltung
35 verbunden.An embodiment of the invention is shown in the drawing using a circuit diagram. The stator coils are labeled 1, 2 and 3 and are fed from the current source 8 via the transistors 4, 5 and 6 after the switch 7 is closed. The stator transistors 4, 5 and 6 are each preceded by one of the transistors 9, 10 and 11 . These upstream transistors have opposite polarity. The base of the transistor 4 is connected to a voltage divider formed from the resistors 11 and 13 , while the base of the transistor 5 is connected to a voltage divider formed from the resistors 14 and 15. The resistors 16 and 17 form a voltage divider for the base of the transistor 6. The base of the transistor 4 is via the resistor 12 to the collector of the transistor 9, the base of the transistor 5 via the resistor 14 to the collector of the transistor 10 and the base of the transistor 6 is connected to the collector of the transistor 11 via the resistor 16 . The bases of the transistors 9 and 10 are at two corner points of a bridge circuit 18. One branch of this bridge circuit is formed from the diode 19 and the resistor 20, while in the other branch optional for the transistor 9 or the transistor 10 the magnetic field-dependent resistors 21 and 22 and the resistors 23 and 24 lie. Via the base-collector path of a control transistor 25 , the resistors 26 and 27 are parallel to the magnetic field-dependent resistors 21 and 22. The bases of the transistors 4 and 5 are connected via the resistors 28 and 29 to the base of the transistor 11 , which continues to be connected the resistance is connectedness 30 to the negative pole of the Spalinungsquelle. 8 The voltage induced in the stator coils is tapped via the diodes 31, 32 and 33 and applied to the capacitor 34. Parallel to this capacitor is the bridge circuit designated 35 , in the zero branch of which the regulating transistor 25 is provided. The base of the transistor 11 is connected to one corner point of the bridge circuit 35 via the capacitor 36 .
Die Wirkungsweise der Erfindung ist folgende-. Beim Einschalten des
Motors durch Schließen des Schalters 7 soll beispielsweisg die Ständerwicklung
1
vom Strom dürc'h'flosgen - werdeii. Dazu ist es erforderlich, daß
der magnetfeldabhängige Widerstand 21 einem Magnetfeld ausgesetzt wird. Dieses Magnetfeld
kann beispielsweise durch einen mit der Welle des Motors rotierenden Dauirmagneten
erzeugt werden. In dem Moment, wo der Widerstand dem Magnetfeld ausgesetzt wird,
erhöht.er seinen Widerstandswert und das Potential ..#er Basis des Transistors
9
wird positiver. Dadu»rd#'w#lid der Transistor #Ystromdurchlässig und ebenfalls
der Transistor 4, wodurch die. Ständerwicklung 1 über die Emitter-Kollektor-Strecke
des Transistors 4 'aus der Stromquelfe 8 gespeist wird. Gleichzeitig ist
der Transistor 10 und damit der Transistor 5 gesperrt, da der magnetfeldabhängige
Widerstand 22 dem Magnetfeld nicht ausgesetzt wird und das Potential der Basis des
Transistors 10 negativ ist. Der Transistor 11 ist ebenfalls stromundurchlässig,-
da das Potential seiner Basis über die Diode 19, die Emitter-Kollektor-Strecke
des Transistors 9 und den Widerstand 28 an negativem Potential liegt.
Durch Drehen des Läufers und damit des Dauermagneten gelangt der magnetfeldabhängige
Widerstand 22 in den Bereich des Dauermagneten, während der magnetfeldabhängige
Widerstand 21 aus diesem Bereich herauskommt. Dadurch werden die Transistoren
10 und 5 stromdurchlässig und die Ständerspule 2 erhält Strom.
Gleichzeitig sind analog, wie schon vorher beschrieben, die Transistoren
9 und 11 stromundurchlässig. Durch weitere Drehung des Läufers wird
der Dauermagnet in eine Position gebracht, in welcher beide magnetfeldabhängigen
Widerstände 21 und 22 nicht mehr dem Magnetfeld ausgesetzt sind. In dem Moment sind
die Transistoren 9
und 10 stromundurchlässig und das Potential der
Basis des Transistors 11 wird über die Spannungsteiler 12, 13 bzw.
14, 15 positiv, so daß der Transistor stromdurchlässig wird und somit auch
der Transistor 6,
wodurch die Ständerspule 3 von Strom durchflossen
wird.The mode of operation of the invention is as follows. When the motor by closing switch 7 beispielsweisg the stator winding 1 is to dürc'h'flosgen from the power - werdeii. For this it is necessary that the magnetic field-dependent resistor 21 is exposed to a magnetic field. This magnetic field can be generated, for example, by a permanent magnet rotating with the shaft of the motor. The moment the resistor is exposed to the magnetic field, it increases its resistance value and the potential .. # the base of transistor 9 becomes more positive. As a result, the transistor # Y is current-permeable and also the transistor 4, whereby the. Stator winding 1 is fed from the current source 8 via the emitter-collector path of the transistor 4 '. At the same time, the transistor 10 and thus the transistor 5 are blocked, since the magnetic field-dependent resistor 22 is not exposed to the magnetic field and the potential of the base of the transistor 10 is negative. The transistor 11 is also impermeable to current, - since the potential of its base via the diode 19, the emitter-collector path of the transistor 9 and the resistor 28 is at negative potential. By rotating the rotor and thus the permanent magnet, the magnetic field-dependent resistor 22 comes into the area of the permanent magnet, while the magnetic field-dependent resistor 21 comes out of this area. As a result, the transistors 10 and 5 are current-permeable and the stator coil 2 receives current. At the same time, analogously, as already described above, the transistors 9 and 11 are current-impermeable. By rotating the rotor further, the permanent magnet is brought into a position in which the two magnetic field-dependent resistors 21 and 22 are no longer exposed to the magnetic field. At the moment, the transistors 9 and 10 are current-impermeable and the potential of the base of the transistor 11 is positive via the voltage divider 12, 13 or 14, 15 , so that the transistor is current-permeable and thus also the transistor 6, whereby the stator coil 3 of Electricity flows through it.
Beim Erreichen einer Ansprechdrehzahl liegt am Kondensator 34 und
damit an der Brückenschaltung 35 eine solche Spannung an, daß der Transistor
25
stromdurchlässig wird und damit die Widerstände 26 und
27 parallel zu den magnetfeldabhängigen Widerständen 21 und 22 schaltet,
so daß die Wirkung dieser Widerstände aufgehoben wird. Die
Transistoren
9 und 10 werden dadurch auch dann nicht mehr stromdurchlässig, wenn
das Magnetfeld einem der magnetfeldabhängigen Widerstände gegenübersteht. Um zu
vermeiden, daß durch das Geschlossenbleiben der Transistoren9 und 10 der
Transistor 11 ständig stromdurchlässig ist, ist der Kondensator36 vorgesehen,
welcher sich ebenfalls mit steigender Drehzahl auflädt und bei Erreichen der Ansprechdrehzahl
die Bais des Transistors 11
so weit ins Negative zieht, daß dieser Transistor
ebenfalls nicht mehr stromdurchlässig wird.When a response speed is reached on the capacitor 34 and thus on the bridge circuit 35, such a voltage that the transistor 25 is current-permeable and thus the resistors 26 and 27 switches in parallel to the magnetic field-dependent resistors 21 and 22, so that the effect of these resistors is canceled . As a result, the transistors 9 and 10 are no longer permeable to current even when the magnetic field is opposite one of the resistors that are dependent on the magnetic field. In order to avoid that the transistor 11 is constantly current-permeable due to the transistors 9 and 10 remaining closed, the capacitor 36 is provided, which also charges with increasing speed and, when the response speed is reached, pulls the base of transistor 11 so far into the negative that this transistor is also no longer current-permeable.
Die Zenerdiode 38 und der Widerstand 39 dienen zur Stabilisierung
der Brückenschaltung 18. Mit Hilfe des Potentiometers 37 kann die
gewünschte zu regelnde Drehzahl eingestellt werden.The Zener diode 38 and the resistor 39 serve to stabilize the bridge circuit 18. With the aid of the potentiometer 37 , the desired speed to be controlled can be set.