Kommutatorloser Gleichströminotor Die Erfindung betrifft-einen kommutatorlosenGleichstrommotor.
Der Gleichstrommotor in seiner klassischen Bauweise ist an sich der geeignete Motor
für-Verwendungszwecke, bei denen eine Drehzahlregelung bis herab zu der Drehzahl:
0 bzw. von dieser ausgehend erforderlich ist. Der prinzipielle Aufbau eines derartigen
Motors ist der, daß die auf den feststehenden Stäriderpolen des Stators angebrachte
Erregerwicklung von Gleichstrom durchflossen ist und einen zeitlich und räumlich
konstanten Fluß erzeugt. Der Rotor besitzt in Nuten angeordnete Kupferleiter, die
zu einzelnen Spulen zusammengeschaltet sind. Die Enden jeder Spule sind mit zwei
Metallsegmenten verbunden; auf welchen zwei feststehende Bürsten aufliegen. Die
Spulen werden durch das Zusammenwirken von MetallAegmenten
und Bürsten,
die einen Kommutator bilden, umgepolt. Derartige mechanische Kommutatoren, die eine
Umpolung des Stroms zum Zweck haben, besitzen mannigfache Nachteile. Hierzu gehören
beispielsweise die Kommutator-Bürstenabnutzung und die an den Schleifbürsten auftretenden
hochfrequenten Störspannungen. Außerdem ist die Konstanz der Drehzahl bei an den
Bürsten auftretenden mechanischen Schwingungen nicht mehr gewährleistet. Der Erfindung
liegt die Aufgabe zugrunde, einen kommutatorlosen Gleichstrommotor zu schaffen,
bei dem die Stator- und die Rotorwicklung mit Gleichstrom gespeist werden können.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen über Schleifringe mit Gleichstrom versorgten
Rotor und einen Stator, dessen Wicklung aus parallel geschalteten Wicklungssträngen
mit wenigstens zwei in. Reihe geschalteten, Pole bildenden Spulen mit entgegengesetztem
Wicklungssinn besteht, die über elektronische Schalter an Gleichspannurig liegt,
und ;einen Signalgeber, der über ein elektronisches Steuergerät die elektronischen
Schalter in Abhängigkeit von der.Stellung des Rotors periodisch ein-und ausschaltet,
wobei eine oder mehrere Wicklungsstränge entsprechend ihrer fortlaufenden Anordnung
am Stator während eines einstellbaren Zeitraums dergestalt von Gleichstrom durchftossen
sind, daß ein umlaufendes.Gleichfeld entsteht. Für die spezielle Anordnung der elektronischen
Schalter und der Wicklungsstränge ergeben sich verschiedene
Möglichkeiten,
So kann- beispielsweise die Wicklung des Stators aus sechs parallelgeschalteten
Wicklungssträngen mit einer Reihenschaltung aus je zwei Spulen mit entgegengesetztem
Wicklungssinn und je einem elektronischen Schalter bestehen, wobei die zwei Wicklungsstränge
bifilar gewickelt und entgegengesetzt gepolt sind. Befindet sich bei diesem Wicklungsschemabzw.
dieser Schaltanordnung einer der elektronischen Schalter eines Wicklungsstranges
in der geschlossenen Stellung, so werden die. beiden Spulen von Gleichstrom durchflossen
und erzeugen einen zeitlich und räumlich konstanten Fluß, so- daß am Stator zwei
ent= gegengeseizte Pole entstehen, da die beiden ;Spulen entgegengesetzten Wicklungssinn
aufweisen. Um bei gleichbleibender Stromrietitung und bei gleichbleibender Polung
der Wicklun:°sstränge die :Pole vertauschen zu können, sind jeweils zwei Wicklungsstränge
bifilar gewickelt, jedoch entgegengesetzt gepolt. Wird daher der elektronische Schalter
des zweiten Wicklungsstranges in den geschlossenen Zustand gebracht, so erhält man
räumlich an der gleichen Stelle wie beim ersten.Wicklungsstrang zwei Pole, die zu
denen des ersten Wicklungsstranges-entgegengesetzte Polarität aufweisen. Je zwei
solcher bifilar gewickelter Wicklungsstränge werden nun entsprechend der gewünschten
Anzahl von Polpaaren in den Nuten des Stators angeordnet. Man kann aber auch `mit
nur drei Wicklungssträngen auskommen und dabei sechs Pole erhalten, wenn. man die
elektronischen Schalter so anordnet.
daß die einzelnen Wicklungsstränge,
die wieder zwei in Reihe geschaltete Spulen mit entgegengesetztem Wicklungssinn
aufweisen, periodisch aufeinanderfolgend in der einen und in der entgegengesetzten
Richtung von Strom durchflossen werden. Der Vorteil dieser Anordnung liegt abgesehen
davon, daß man Wicklungsstränge einsparen kann, in der besseren Ausnutzung des Wicklungsquerschnitts,
in dem geringeren Gewicht und den kleineren Abmessungen des Stators. Selbstverständlich
ergeben sich für den Fachmann noch weitere Wicklungsschemen und Schaltanordnungen,
die zu dem gleichen Ergebnis führen. Wie bei Wechselstrommotoren muß auch der Stator
zur Vermeidung von Wirbelstromverlusten aus Eisenblechen zusammengesetzt werden.
Die einzelnen Spulen der Wicklungsstränge sind in üblicher Weise als Sehnungsspulen
ausgebildet. Als Rotor kann ein bei Drehstrom-Asynchronmotoren gebräuchlicher Schleifringläufer
mit einer zwei- oder mehrpoligen Wicklung in einem Blechpaket Verwendung finden.
Diese Wicklung wird dann über Schleifringe mit Gleichstrom versorgt. Der Rotor kann
jedoch auch als Doppel-T-Anker ausgebildet sein. Es ist auch möglich, einphasigen
Wechselstrom gleichzurichten und dem Rotor zuzuführen. Hierfür einet sich besonders
ein Transformator, dessen Sekundärwicklung auf der Rotorwelle' drehbar mit dieser
und dessen Primärwicklung fest am Motorgehäuse angeordnet ist. Der Kern der Sekundär-
Wicklung
ist in üblicher Weise I-förmi,g, aber so ausgebildet, daß er die Motorwelle umgibt.
Der Kern der Primärwicklung besitzt ein U-Profil. Die Gleichrichterschaltung, die
mit der Sekundärwicklung verbunden- ist, läuft mit der Rotorwelle um.. Als elektronischer
Schalter können alle in geeigneter Weise steuerbar elektronischen Schalter, wie
z. BThyratrons" Thyristoren oder dgl. Schaltmittel verwendet werden: Die Steuerung
der elektronischen Schalter erfolgt durch einen Geber, der in Abhängigkeit von der
Stellung des Rotors zusammen mit einem elektronischen Steuergerät nach einem einstellbaren
Zeitprogramm bestimmte Schalter auswählt und deren Ein- und Ausschaltung festlegt.
Der Geber kann beispielsweise aus Schaltkontakten bestehen, die am Stator angeordnet
sind und@die mit einem mit der Rotorwelle umlaufenden Abgreifkontakt zusammenwirken.
Schließt einer dieser Kontakte, so wird einer der elektronischen Schalter eingeschaltet,
so d aß durch den entsprechenden -Wicklungsstrang Gleichstrom 'fließen kann. Durch
eine Verknüpfungsmatrix kann man erreichen, daß nicht nur ein Schalter, sondern
gleichzeitig mehrere Schalter ausgewählt werden: können. Es erden dann mehrere durch
einzelne Wicklungsstränge gebildete Einzelpole zur einem einzigen Pol zusammengefaßt.
-Der Geber kann durch ein Steuergerät ersetzt werden, das
als Impulsgenerator
ausgebildet ist und eine Impulsfolge abgibt, durch die ein Rotorumlauf simuliert
wird. Es läßt sich damit eine Art "Synchron"-Betrieb erzielen. Ein derartiges Steuergerät
bietet aber noch einen Vorteil, der von wesentlicher Bedeutung ist. Legt man das
Steuergerät nämlich so aus, daß es eine Impulsfolge nach einem oder mehreren wählbaren
Programmen liefert, so erhält man einen Motor mit einem Drehzahlprogramm,, wie es
z. B. bei Auf-. zögen oder dgl. zum An- und Abfahren erforderlich ist, vor allem
aber bei Werkzeugmaschinen, z. B. bei Drehbänken, bei denen'für eine einwandfreie
Spanabhebung die Drehzahl des Werkstücks in Abhängigkeit vom gewünschten Durchmesser
einstellbar sein soll. Die gesamte Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Motors läßt
sich dahingehend: zusammenfassen, daß am Stator an einer bestimmten Stelle zu einem
bestimmten Zeitpunkt immer nur ein Gleichfeld herrscht, dieses aber zu verschiedenen
Zeitpunkten an verschiedenen Stellen liegt, d. h. entsprechend der Steuerung umläuft.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Motors liegt vor allem darin, daß die bekannten
Regeleigenschaften des klassischen Gleichstrommotors zur Verfügung stehen, ohne
daß die nachteiligen:Eigenschaften dieses Motors in Kauf genommen werden müssen.
Die Anwendungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Motors ist die-gleiche wie die des:
klassischen Gleichstrommotors
und erstreckt sich darüberhinaus
noch auf die Anwendungsfälle, in denen bisher Gleichstrommotoren wegen der durch
den kommutatorbedingten Nachteil nicht verwendet wurden, sondern Wechselstrommotor.en.
Gegenüber den Wechseistrommotoren ergibt sich der bekannte Vorteil der Drehzahlregelung
mit hohem Moment bei niedrigen Drehzahlen.Commutatorless DC motor The invention relates to a commutatorless DC motor.
The direct current motor in its classic design is in itself the most suitable motor
for uses where speed control down to the speed:
0 or is required based on this. The basic structure of such a
The motor is the one that is attached to the fixed pole of the stator
Excitation winding is traversed by direct current and a temporal and spatial
constant flow generated. The rotor has copper conductors arranged in grooves which
are interconnected to form individual coils. The ends of each coil are with two
Metal segments connected; on which two fixed brushes rest. the
Coils are created by the interaction of metal segments
and brushes,
which form a commutator, reversed polarity. Such mechanical commutators, the one
The purpose of reversing the polarity of the current has many disadvantages. These include
for example the commutator brush wear and that occurring on the grinding brushes
high-frequency interference voltages. In addition, the constancy of the speed is at the
Mechanical vibrations occurring during brushing are no longer guaranteed. The invention
the task is to create a commutatorless DC motor,
in which the stator and rotor windings can be fed with direct current.
This task is solved by a direct current supplied by slip rings
Rotor and a stator, the winding of which consists of winding phases connected in parallel
with at least two series-connected, pole-forming coils with opposite poles
There is a sense of winding that is connected to DC voltage via electronic switches,
and; a signal generator that controls the electronic
Switches on and off periodically depending on the position of the rotor,
with one or more winding phases according to their continuous arrangement
at the stator during an adjustable period of time in such a way that direct current flows through it
are that a circulating constant field is created. For the special arrangement of the electronic
Switches and the winding phases are different
Options,
For example, the stator winding can consist of six parallel-connected
Winding phases with a series connection of two coils each with opposite one another
Winding sense and an electronic switch each exist, with the two winding phases
are bifilar wound and polarized in opposite directions. Is this winding scheme or
this switching arrangement one of the electronic switches of a winding phase
in the closed position, the. DC current flows through both coils
and generate a temporally and spatially constant flux, so that two at the stator
Ent = oppositely drawn poles arise because the two coils have opposite winding directions
exhibit. To with constant power line and with constant polarity
of the winding strands to be able to swap the poles are two winding strands each
bifilar wound, but polarized in opposite directions. Therefore becomes the electronic switch
of the second winding phase brought into the closed state, one obtains
spatially in the same place as in the first winding strand two poles that are too
have opposite polarity to those of the first winding phase. Two each
such bifilar wound strands are now according to the desired
Number of pole pairs arranged in the slots of the stator. But you can also `with
only get three winding strands and get six poles, if. one the
electronic switch so arranged.
that the individual winding strands,
which again have two coils connected in series with opposite winding directions
have, periodically successive in one and in the opposite
Direction of current flowing through them. The advantage of this arrangement is apart
from the fact that winding strands can be saved in the better utilization of the winding cross-section,
in the lower weight and smaller dimensions of the stator. Of course
there are further winding schemes and switching arrangements for those skilled in the art,
which lead to the same result. As with AC motors, the stator must
be assembled from sheet iron to avoid eddy current losses.
The individual coils of the winding phases are usually used as tendon coils
educated. A slip ring rotor, which is commonly used in three-phase asynchronous motors, can be used as the rotor
find use with a two-pole or multi-pole winding in a laminated core.
This winding is then supplied with direct current via slip rings. The rotor can
however, it can also be designed as a double-T anchor. It is also possible to single-phase
Rectify alternating current and feed it to the rotor. There is a special unity for this
a transformer whose secondary winding on the rotor shaft 'rotates with this
and whose primary winding is fixed to the motor housing. The core of the secondary
Winding
is I-shaped in the usual way, but designed so that it surrounds the motor shaft.
The core of the primary winding has a U-profile. The rectifier circuit that
connected to the secondary winding, rotates with the rotor shaft .. As electronic
Switches can all be suitably controllable electronic switches, such as
z. BThyratrons "thyristors or the like. Switching means are used: The controller
the electronic switch is made by a transmitter, which depends on the
Position of the rotor together with an electronic control unit according to an adjustable
Time program selects certain switches and determines how they are switched on and off.
The transmitter can consist, for example, of switching contacts that are arranged on the stator
and @ which cooperate with a tapping contact rotating with the rotor shaft.
If one of these contacts closes, one of the electronic switches is switched on,
so that direct current can flow through the corresponding winding strand. By
a linking matrix can be achieved that not just a switch, but
several switches can be selected at the same time: can. Then several earth through
Individual poles formed by winding strands are combined to form a single pole.
-The encoder can be replaced by a control unit that
as a pulse generator
is formed and emits a pulse train by which a rotor rotation is simulated
will. A kind of "synchronous" operation can thus be achieved. Such a control unit
but offers another advantage that is essential. If you put that
Control unit in such a way that there is a pulse sequence according to one or more selectable
Programs, so you get a motor with a speed program, like it
z. B. at up. pulling or the like. To start and stop is required, especially
but in machine tools, e.g. B. in lathes, where'für a flawless
Chip removal the speed of the workpiece depending on the desired diameter
should be adjustable. The entire operation of the engine according to the invention leaves
to the effect: summarize that on the stator at a certain point to one
there is always only one constant field at a certain point in time, but this at different times
Points in time at different points, d. H. according to the control.
The main advantage of the engine according to the invention is that the known
Control properties of the classic DC motor are available without
that the disadvantageous: properties of this engine must be accepted.
The application of the motor according to the invention is the same as that of:
classic DC motor
and extends beyond that
nor on the applications in which DC motors were previously used because of
the commutator-related disadvantage were not used, but AC motors.
Compared to AC motors, there is the well-known advantage of speed control
with high torque at low speeds.
in den Figuren 1 bis 16 der Zeichnungen ist der Gegenstand der Erfindung
anhand besonders bevorzugter Ausführungsbeispiele dargestellt und nachstehend näher
erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Schaltbild der Wicklungsstränge des Stators; rig.
z aas wicklungsschema der Wicklungsstränge des Sta--tors nach Fig; 1 Fig. 3 eine
schematische Darstellung der Polbildung bei gleichzeitiger E:insc-haltung,mehrerer
Schalter; Fig. 4 ein Schaltbild der Wicklungsstränge des Stators in einer weiteren
Ausführungsform; Fig. 5 den Aufbau: des Gebers. in einer ersten Ausführungsform;
Fig. 6 das Schaltbild- eines Drehsinnschalters:,# -
Fig.
7 das Blockschaltbild des Motors mit Steuerung; Fig. $ das Blockschaltbild des elektronischen
Steuergeräts; Fig. 9 und 10 das Schaltbild des elektronischen Steuergeräts, bestehend
aus Verknüpfungsmatrix mit (Fig. 9) und Programmsteuerung "Sicherung (Fig. 10);
Fig. 11. das Schaltbild des hauptschalters mit Statorwick-Jung; Fg. 12 den zeitlichen
Verlauf der einzelnen Steuersignale; Fig. 13 den schematischen Aufbau eines Transformators
mit auf der Rotorwelle angeordneter Sekundärwicklung; Fig. 14, 15 und 16 Geber in
weiteren Ausführungsformen. Fig. 1 zeigt das Schaltbild der Wicklung des Stators.
Die Wicklung besteht aus einzelnen Wicklungssträngen A-F. Der Wicklungsstrang A
besteht aus drei in Reihe geschalteten Bauelementen, nämlich den Spulen S1 und S2
und dem Thyristor Th1 als elektronischem Schalter. Der Thyristor- Thl besitzt eine
Steuerleitung Al. Alle übrigen Wicklungsstränge sind analog ausgebildet und zueinander
parallel geschaltet. Die Spule S1 und die entsprechenden Spulen der übrigen Wicklungsstränge
liegen
mit einem Ende am Pluspol der-Motor-Gleichspannung, die Thyristoren Th1 bis Th6-über
den Meßwiderstand RM an Masse. Am Meßwiderstand RM kann ein Strommeßinstrument angeschlossen
werden, an dem: sich der g"amte von*der Wicklung des Stators aufgenommene Strom
ablesen läßt.In FIGS. 1 to 16 of the drawings, the subject matter of the invention is illustrated using particularly preferred exemplary embodiments and explained in more detail below. 1 shows a circuit diagram of the winding phases of the stator; rig. z aas winding scheme of the winding phases of the stator according to FIG. 1 Fig. 3 shows a schematic representation of the pole formation with simultaneous E: connection, several switches; 4 shows a circuit diagram of the winding phases of the stator in a further embodiment; Fig. 5 shows the structure of the encoder. in a first embodiment; 6 shows the circuit diagram of a direction of rotation switch: FIG. 7 shows the block diagram of the motor with control; Fig. $ The block diagram of the electronic control unit; 9 and 10 the circuit diagram of the electronic control unit, consisting of a linking matrix with (FIG. 9) and program control "fuse (FIG. 10); FIG. 11 the circuit diagram of the main switch with Statorwick-Jung; FIG 13 shows the schematic structure of a transformer with a secondary winding arranged on the rotor shaft; FIGS. 14, 15 and 16 sensors in further embodiments Winding strand A consists of three components connected in series, namely the coils S1 and S2 and the thyristor Th1 as an electronic switch. The thyristor Thl has a control line A1 One end of the coils of the remaining winding phases is connected to the positive pole of the motor direct voltage, the thyristors Th1 bis Th6-via the measuring resistor RM to ground. A current measuring instrument can be connected to the measuring resistor RM.
Das Wicklungsschema der Wicklungsstränge A-F ist aus Fig. 2 ersichtlich.
Der schematisch dargestellte Stator besitzt -drei-Polpaare. Die einzelnen Pole liegen
einander diametral gegenüber: Das Wicklungsschema ist so gewählt, daß beispielsweise
bei S-tromf'luß-durch die Wicklung A die Spule S1`ünd die Spule S2, die entgegengesetzten
Wicklungssinn aufweisen, zwei Pole entgegengesetzter Polarität bilden. Bei Stromfluß
durch Wicklung D, die bifilar mit der Wicklung A gewickelt ist,-bilden sich ebenfalls
zwei Pole entgegengesetzter Polarität aus, die jedoch zu denen der in einem anderen,
vom Steuergerät festgelegten Zeitpunkt von Strom durchflossenen Wicklung A entgegengesetzte
Polarität aufweisen. Die weitere Anordnung der Wicklungen ist so, daß Wicklung 13
mit Wicklung E und Wicklung C mit Wicklung F bifilar gewickelt.ist.The winding diagram of the winding phases A-F can be seen from FIG.
The stator shown schematically has three-pole pairs. The individual poles lie
diametrically opposite each other: The winding scheme is chosen so that, for example
When current flows through winding A, coil S1 and coil S2 are opposite
Have winding sense, form two poles of opposite polarity. When current flows
through winding D, which is wound bifilarly with winding A, -form as well
two poles of opposite polarity, which are, however, to those of the one in another,
Winding A opposite through which current flows, determined by the control unit
Have polarity. The further arrangement of the windings is such that winding 13
with winding E and winding C with winding F bifilar wound. is.
Die prinzipielle Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Gleichstrommotors
ist folgende: Wird beispielsweise der Thyristor Th1 über die Steuerleitung Al gezündet,
so kann über den Wicklungsstrang A ein: Gleich-
Strom fließen,
der im Stator einen zeitlich -und räumlich konstanten Fluß mit wie bei klassischen
Gleichstrommotoren üblichen Verlauf erzeugt. Zwischen dem Nord- und dem Südpol bildet
sich ein'Gleichfeld, so daß die stromdurchflossenen Leiter der Wicklung des Rotors
nach dem Diot-Savart?schen@Gesetz in Drehung versetzt werden. Eine kontinuierliche
Drehung des Rotors wird nun dadurch erreicht, daB die Thyristoren der Wicklungen
A-F in der Reihenfolge, in der die Wicklungen im Drehsinn im Statur entsprechend
dem Wicklungsschema nach Fig. 2 angeordnet sind, gezündet werden. Da beispielsweise
die Wicklungen A und D bifilar, jedoch mit entgegengesetzter Polung im Statur angeordnet
sind, erreicht man, daß der jeweil, nächste Pol stets die Polaritäten des vorhergehenden
besitzt. In Fig, 3 ist schematisch die Polbildung eines Gleichstrommotors mit einem:
zweipoligen Rotor und einem zweipoligen Statur dargestellt, wobei mehrere, d. h:
im vorliegenden Fall immer drei Thyristoren gleichzeitig gezündet werden, und zwar
zunächst«die Thyristoren Th1, '1h2 und Th3 und anschließend `1'h2, Th3 und Th4 usw..
Dadurch bilden sich an den Spulen S1, S3 und S5 und anschließend an den. Spulen
S3, S5 und S$ Pole gleicher Polarität und damit zu einem bestimmten Zeitpunkt eine
Feldverteilung wie bei einem klassischen zweipoligen Gleichstrommotor. Der Unterschied
gegenüber
dem klassischen Gleichstrommotor liegt darin, daß das Gleichfeld des Stators entsprechend
der Zündung der Thyristoren umläuft. Aus Fig. 4 -ist eine weitere Schaltungsmöglichkeit
der Wicklungsstränge der Statorwicklung zu ersehen. Bei diesei Ausführungsbeispiel
sind nur drei Wicklungsstränge G, 1i, 1 vorgesehen. Der Wicklungsstrang G besteht-aus
der Reihenschalturig eines Thyristors Th7, zweier Spulen S13, S14-undeines weiteren
Thyristors Th8. Parallel zum Thyristor Th7 und den Spulen S13 und S14 liegt ein
Thyristor Th13. Die Wicklungsstränge 11 und I sind entsprechend aufgebaut.
Zwischen den Verbindungspunkten derlhyristoren Th7, Th. und Th11 mit den Spulen
SI3, S 1h und S16 und dem Meßwiderstand RM liegt ein weiterer Thyrstor Th16. Werden
nun die Thyristoren Th7 und Th8 des Wicklungsstranges G über die Steuerleiturigen
A7 und A8 gezündet, so' kann über den Wicklungsstrang G Gleicastrom fließen, der
durch die Spulen S13
und S14 wie beim vorangegangenen Ausführungsbeispiel
zur Bildung eines Polpaares führt, Gleichzeitig oder anschliessend erfolgt die Zündung
des entsprechenden Thyristors@des Wicklungsstranges H und I. Danach wird der Thyristor
Th13 und Th16 des Wicklungsstranges G gezündet. Dies ergibt einen Stromweg über
den Thyristor Th13, die Spulen S14 und S13, den Thyristor Th16, den.'Meßwiderstand
R M. nach: Masse. Der Wicklungsstrang U wird also nunmehr-in umgekehrter Richtung:
vom Strom durchflossen: Bei den Wicklungssträngen H und I spielt sich später der
gleiche Vorgang ab. Zwar benötigt
diese Schaltung mehr Thyristoren,
jedoch läßt sich die Anzahl der Wicklungsstränge um den Faktor 2 reduzieren. Das
Wicklungsschema entspricht dem nach Fig. 2 ohne die gestrichelt dargestellten Wicklungsstränge
D, E und F. Die Zündung der einzelnen Thyristoren erfolgt in Abhängigkeit von der
Stellung--des Rotors durch einen Geber. Dieser-Geber bestellt, wie sich aus Fig.
5 ergibt, in seiner einfachsten Ausführung aus sechs am iriotorgehäuse angeordneten
Schaltkontakten K1 bis K6 und einem an der Rotorwelle 28 angeordneten Abgreifkontakt
K7. Die Länge der auf einem zur Rotorwelle konzentrischen Kreis angeordneten Schaltkontakte
entspricht bei dem dargestellten: Ausführungsbeispiel mit sechs Polen einem Winkel
von etwas weniger als 600'. Der Abgreifkontakt K7 ist aber so breit gewählt,
daß er den Zwischenraum zwischen zwei Schaltkontakten überbrücken kann. Der Grund
für die Breite der Wahl des Abgreifkontaktes K7 ist, daß mit Sicherheit ein Anlaufen
des Motors gewährleistet wird, da der Abg@reffkontakt stets mit wenigstens einem
Schaltkontakt in Berührung steht. Diese Ausbildung des Abgreifkontakts allein stellt
den einwandfreien Anlauf des Motors aber noch nicht sicher. Es muß vielmehr von
zwei mit dem Abgreifkontakt in-Berührung stehenden Schaltkontakten einem der Vorzug
gegeben werden. Der Geber enthält deshalb noch einen Drehsinnschalter, dessen Funktion
und Aufbau-anhand der Fig, 6 noch beschrieben wird.
Fig. 7 zeigt
in einem Blockschaltbild den prinzipiellen Schaltungsaufbau des erfindungsgemäßen-Gleichstrommotors.
Vom Geber 11 gelangt ein Impuls zum elektronischen Steuergerät 12, durch das bestimmte
Thyristoren der Thyrstoreinheit 13 in der alle Thyristoren der Wicklungsstränge
A bis F zusammengefaßt sind, ausgewählt werden. Das Gebersignal Löst gleichzeitig
im elektronischen Steuergerät 12 ein Signal aus-, das-den Hauptschalter 14 öffnet
und damit die Wicklungsstränge des Stators 15 von der Betriebsspannung abschaltet:
Durch die beiden vom elektronischen Steuergerät 12 ausgehenden Signale wird zweierlei
erreicht. Es werden gleichzeitig die zu zündenden Thyristoren ausgewählt und über
den Hauptschalter 15 noch stromführende Thyristoren abgeschaltet. Damit wird :erreicht,
daß immer nur die ausgewählten Thyristoren gezündet sind, so daß sich keine beispielsweise
bremsend auf den Rotor 16 auswirkende Felder aufbauen können. _ Ein weiterer Vorteil,
den die Anordnung eines aus Transistoren aufgebauten'Hauptschalters erbringt, liegt
darin, daß. der maximale Sperrstrom des Hauptschalters weit .unter dem eines Thyristors
liegt, so daß man eine. sichere Sperrung der Thyristoren erhält: - -Jeweils in Reihe
mit den ausgewählten Thyristoren liegt ein Meßwiderstand R, der- mit einer elektronischen
Sicherung 17 zusammengeschaltet ist, die bei Überstrom in einem oder
mehreren
Wicklungssträngen über das Steuergut 12 den nauptschalter 14 ausschaltet. Fig. 8
zeigt ein Blockschaltbild, aus dem die einzelnen Baugruppen des elektronischen Steuergeräts
12 zu entnehmen sind. Die linke Seite zeigt die Baugruppen der starkstromführenden
'feile des Motors, die rechte die der schwachstromführenden, deren Versorgungsspannung
in etwa 20 V beträgt. Vom Geber 11, gelangt das durch dessen Kontakte ausgelöste
Signal in Form eines Rechteckimpulses zu einer Verknüpfungsmatrix 18 mit einem Netzwerk,
das entsprechend der gewünschten Schaltung bestimmte Thyristoren auswählt. Für eine
Polbildung nach Fig. 3 werden demnach immer drei Thyristoren gleichzeitig ausgewählt.
Die Verknüpfungsmatrix 18 leitet das Signal zu Schaltverstärkern 19, in denen das
wird Signal verstärkt und über Steuerleitungen zu der Thyristoreneinheit 13 gelangt.
Das vom Geber 11 ausgelöste Signal gelangt gleichzeitig in einen Differentiator
und Synchronimpulsverstärker 20. Das differenzierte Signal wird den Eingängen von
zwei parallel geschalteten, monostabilden Multivibratoren 21 und 22 .zugeführt.
Diese Multvibratoren sind so dimensioniert, daß sie um den Faktor 2 verschiedene
Zeitkonstanten aufweisen. Die Dauer des am Ausgang des Multivibrators 21 erhältlichen
Impulses beträgt 1 'r, die des Multvibrators 22 2 T. Der Ausgangsimpuls des Multivibrators
21 wird zu einem Verstärker 27 geleitet und gelangt von diesem zu einem weiteren
Verstärker 23 und von da zum Hauptschialter
14. Dieser Impuls
löscht für die Dauer von 1 T sämtliche noch etwa stromziehende Thyristoren, indem
er alle Wicklungsstränge von der hlotor-Betriebsspannung abschaltet. Der Multivibrator
21 arbeitet gleichzeitig zusammen mit dem Ausgang des Multivibrators 22, der einen
Ausgangsimpuls mit der Dauer von 2 T liefert, auf das Rechengatter 24. Am Ausgang
des Rechengatters erhält man einen Impuls mit der Dauer 1 T, der aber gegenüber
dem 1 T-Impuls des Multivibrators 21 um 1 T verzögert ist: Dieser Impuls wird dem
Steuerschalter 25 zugeführt, der dann die-Schaltverstärker 19 freigibt. Erst zu
diesem Zeitpunkt werden die Thyristoren für die Dauer von 1 T gezündet. Der zeitliche
Zusammenhang zwischen den einzelnen Signalen des elektronischen Steuergeräts ist
schematisch in Fig12 wiedergegeben,-Das Gebersignal besitzt eine relativ große Impulsbreite,
die von: der Umdrehungszahl des Rotors und von der Länge der am Stator fest angeordneten
Schaltkontakte abhängt, Die Länge der Kontakte beträgt beispielsweise bei sechs
Polen in etwa 1l6 des Kreises, auf dem die Kontakte angeordnet sind. Der erste Impuls
des differenzierten Gebersignals bringt die beiden t,iultivbratoren 21 und 22 zum
Schwingen.. Der 1aTb-Impuls des Multivibrators schaltet den Hauptschalter 15 und-erzeugt
zusammen mit dem 2 T-Impuls des Multivibrators 22 am Ausgang des Rechengatters
24 eine 1 T-Impuls, der gegenüber dem Beginn des Geber-Signals um 1 T verzögert
ist: -
Der Impulsablauf ist also so abgestimmt, daß zu Beginn eines
jedes Gebersignals zunächst alle Thyristoren über den Hauptschalter 14 gelöscht
werden. hian will dadurch vermeiden, daß andere als die ausgewählten Thyristoren
gezündet werden. Die Fig. 9, 10 und 11 zeigen Teilschaltbilder, die zusammen das
Steuergerät bilden, mit dem man einen Signalverlauf entsprechend dem Blockschaltbild
nach Fig. 8 und mit einem Zeitprogramm der Signale entsprechend Fig. 12 erhält,
Von den Schaltkontakten K1 bis K6 des Gebers 11 gelangt das Signal über die Leitungen
L1 bis,L6 zur Verknüpfungsmatrix 18 und über Entkopplungsdioden Dl bis D6 über den
Differentiator und Synchronimpulsverstärker 20, der aus den beiden Transistoren
T1 und T2 und dem RC-Differenzierglied aus C1 und ft3 besteht, über die beiden Dioden
D25 und D26, durch die der bei der Differentiation des Geber-Impulses entstandenen
negative Impuls unterdrückt wird, zu den beiden parallel geschalteten monostabilen
Multivibratoren 21 und 22. Beide Multivibratoren sind in üblicher Weise aufgebaut
und besitzen mit Ausnahme der Kapazitäten C2 und C3 Bauelemente gleicher Größe.
Die beiden Kapazitäten C2 und C3 unterscheiden sich um den Faktor 2, so daß beide
Multivfbratoren Impulse liefern, deren Dauer sich um den Faktor 2 unterscheidet.
Der 1-T-Impuls des Multivibrators 21 gelangt vom Kollektor des Transistors T14 über
den Verstärker 27 zum Steuerverstärker 23 und von diesem über den
Anschluß,A
zum: Hauptschalter 14 (Fig. 10)m Der haauptsehalter 14 besitzt einen Schalttransistnr
T24, der durch den ankommenden Impuls des Multivibrators 2-1.für die Dauer von 1
T gesperrt wird, so daß die Nicklungsstränge A-F des Stators 15 von der Motor-Betriebsspannung
abgeschaltet werden; Übersteigt der Strom über die Wicklungsstränge einen bestimmten
Maximalwert, der an einem am Meßwiderständ RM angeschlossenen Strommeßinstruments
ablesbar ist, so wird durch die elektronische Sicherung 17 (Fig. 10) und den Verstärker
26, der auf die Basis des Transistors T17 des Steuerverstärkers 23 arbeitet,
der Hauptschalter 1:4 abgeschaltet,; damit werden die Wicklungsstränge A-F ebenso
wie beim 1-T'-Impuls des rvultivibrators 21 stromlos; Der Maximalstrom, bei dem
die Sicherung abschaltet,-läßt sich über einen Regelwiderstand R43, der mit dem
Maßwiderstand H N1 verbunden ist, einstellen. Die Sicherung ist als bistabiler Multivibrator
üblicher Bauweise aufgebaut. Der den Multivibrator wieder in seinen Ausgangszustand
zurückführende Impuls wird durch eine Schalttaste TA von. Hand ausgelöst,. Die elektronische
Sicherung gewährleistet,-daß die Abschaltung ausreichend schnell geschieht, ohne
daß-vorher Bauteile, insbesondere Transistoren oder dgl. zerstört werden. Die Zündung
der Thyristoren wird folgendermaßen ausgelöst. Der beispielsweise vom Kontakt Kl.ausgehende
Impuls gelangt über die Leitung L1 entsprechend dem Aufbau der Verknüpfungsmat;
rix
über die Dioden D7, D 1o und D11 zu den Basen der Transistoren T-3, T4 und
T5, die als Schaltverstärker dienen; die Kollektoren dieser und der übrigen Schaltverstärker
T6 und T9 liegen über einem gemeinsamen Widerstand R12 an der Betriebsspannung.
Mit den Kollektoren der Transistoren T3 bis T8 dieser Schaltverstärker verbunden
ist der Kollektor des Transistors T9 des Steuerschalters 25. Sobald Transistor T9
gesperrt, d. h. der Steuerschalter 25 geöffnet wird, schalten die Transistoren T3
bis T5 durch und das Signal gelangt über die Steuerleitungen A1, A2, A3 zu den Thyristoren
Thl, Th2 und Th3. In den offenen Zustand gebracht wird der-Steuerschalter 25 durch
den 1-T-Impuls des Rechengatters 24. Die Zündung der Thyristoren erfolgt jedoch
nicht mit dem Einsatz des 1-T und 2-T-Impulses, sondern um 1 T verzögert, da der
1-T-Impuls des Multivibrators 22 das Rechengatter für die Dauer von 1 T sperrt.
Nach Ablauf von 2 T' steht zwar an den Basen der Transistoren T3 bis `i'5 immer
noch das vom Kontakt K1 ausgehende Gebersignal, das länger als 2 T ist (Fig. 12)
an, kann jedoch keine Zündung der Thyristoren mehr bewirken, da der. Steuerschalter
25 bereits wieder gesperrt ist. Anhand von Fig. 6 soll nun erläutert werden, wie
man erreicht, daß beim-Anlauf des Motors auch bei ungünstiger Stellung des Abgreifkontakts
des Gebers einem Schaltkontakt der Vorzug gegeben und damit nur ein einziges Signal
ausgelöst
wird. Der Dreasinnschalter besitzt einen Umschalter :mit
sechs Schaltkontakten K$ bis K130 In der gezeigten Stellung der Schaltkontakte hat
jeweils der Schaltkontakt des Gebers mit dem höheren Index den Vorzug. Die Kontakte
K1 bis K7 liegen jeweils zusammen mit dem Abgreifkontakt im üasisspannungsteiler
eines Transistors..Werden z. B, die Schaltkontakte K2 und K3 gleichzeitig vom Kontakt
K7 abgegriffen, so sind die PNP-Transistoren T2? und T28 geöffnet, Die Kollektoren
beider Transistoren sind über den NPN-Transistor T33 und den Schaltkontakt K9 verbunden.
Dies bedeutet, daß be'Stromfluß durch den Transistor T28 -auch durch den Transistor
T33 Stroni fließt und damit dessen Kollektor an Masse liegt. Da die zur-Matrix 18
führende Leitung L2 mit dem Kollektor des Transistors T33 und damit mit nasse verbunden
ist, führt sie kein Signal, Über die Leitung L3 kann das Signal dagegen ungehindert
zur kiatrix gelangen. Wird der Umschalter in die andere Stellung gebracht, so wird,
wie aus der Schaltung leicht .zu ersehen ist, die Leitung L2 ausgewählt: Wird gleichzeitig
die Stromrichtung im Rotor umgedreht, ändert sich der Drehsinn des Rotors. Der Rotor
des erfindungsgemäßen Motors kann über Schleifringe mit Gleichstrom versorgt werden.
Es ist jedoch auch möglich, auf der Welle des Rotors die Sekundärwicklung eines
Transformators anzuordnen, dessen Primärwicklung am Gehäuse des Motors fest angeordnet
ist: Ein derartiger Transformator
ist in Fig. 13 dargestellt. Auf
der ftotorwelle 29 ist ein gerolltes Dynamoblech oder Ferritmaterial in Form eines
I-Kerns 30 fest montiert und auf diesem Kern eine mit der Welle 29 umlaufende Spule
31 aufgewickelt: Die Welle ist hohl ausgebildet, so daß_ die Spulenanschlüsse zur
Graetz-Gleichrichterschaltung 32 geführt werden können, Die Gleichrichterschaltung
ist mit der Wicklung des Rotors verbunden. Am Lagerschild 33 ist der U-Kern 34 der
Primärseite des Transformators 28 fest montiert, Der U-Kern trägt die Primärwicklung
35 des Transformators: Die Frequenz des in der Sekundärwicklung 30 induzierten Stromes
ist immer gleich der des Stromes in der Primärwicklung 73, so daß eine exakte Spannungsregelung
mit festem Verlustfaktor drehzahlunabhängig gewährleistet ist. Die Fig. 14, 15 und
16 zeigen weitere Ausführungsbeispiele von Gebern, die verwendet werden können.
beim Geber nach Fig. 13 sind am Rotor anstelle der Schaltkontakte nach Fig. 12 Induktivitäten
S19 bis S24 am iviotorgehäuse angeordnet.(Fig. 13a). Auf der Rotorwelle
28 sitzt eine beispielsweise mit niederfrequentem Strom gespeiste Spule S25
(Fg. 13b), bei deren Umlauf in den Spulen S19 bis S24 Spannungen induziert werden.
Die Spulen liegen mit einem Anschluß an Masse, der andere führt ggf. über
Impulsformerstufen
zur Verknüpfungsmatrix 15,: Beim Geber nach Fig: 14 werden die Schaltkontakte von
Hallgeneratoren ril bis E 6 (Fig. 3:4ä) gebildet. Am Rotor ist ein Permanentmagnet
Ni angeordnet, bei dessen Umlauf an den Ballgeneratoren Spannungen auftreten, die
wie bei den anderen Gebern als Auslösesignal für die Einschaltung der Schalter in
der Statorwicklung verwendet werden.The basic mode of operation of the direct current motor according to the invention is as follows: If, for example, the thyristor Th1 is ignited via the control line A1, a direct current can flow via the winding phase A, which in the stator has a temporally and spatially constant flow with the usual course as in classic direct current motors generated. A constant field is formed between the north and south poles, so that the current-carrying conductors of the winding of the rotor are set in rotation according to Diot-Savart's law. A continuous rotation of the rotor is now achieved in that the thyristors of the windings AF are ignited in the order in which the windings are arranged in the direction of rotation in the stature according to the winding diagram of FIG. Since, for example, the windings A and D are bifilar, but with opposite polarity in the stature, it is achieved that the respective next pole always has the polarities of the previous one. In Fig. 3, the pole formation of a DC motor with a: two-pole rotor and a two-pole stature is shown schematically, with several, i. h: in the present case always three thyristors are ignited at the same time, namely first "the thyristors Th1, '1h2 and Th3 and then` 1'h2, Th3 and Th4 etc. This results in the coils S1, S3 and S5 and then to the. Coils S3, S5 and S $ poles of the same polarity and thus a field distribution at a certain point in time as in a classic two-pole DC motor. The difference compared to the classic DC motor is that the DC field of the stator rotates according to the ignition of the thyristors. From Fig. 4 a further circuit possibility of the winding phases of the stator winding can be seen. In this exemplary embodiment, only three winding phases G, 1i, 1 are provided. The winding phase G consists of the series connection of a thyristor Th7, two coils S13, S14 and a further thyristor Th8. A thyristor Th13 is parallel to the thyristor Th7 and the coils S13 and S14. The winding phases 11 and I are constructed accordingly. Another thyristor Th16 is located between the connection points of the thyristors Th7, Th. And Th11 with the coils SI3, S 1h and S16 and the measuring resistor RM. If the thyristors Th7 and Th8 of the winding phase G are ignited via the control lines A7 and A8, then a constant current can flow through the winding phase G, which leads to the formation of a pole pair through the coils S13 and S14 as in the previous embodiment Ignition of the corresponding thyristor @ of the winding phase H and I. Then the thyristor Th13 and Th16 of the winding phase G is ignited. This results in a current path via the thyristor Th13, the coils S14 and S13, the thyristor Th16, the measuring resistor R M. to: ground. The winding phase U is now traversed by the current in the opposite direction: With the winding phases H and I, the same process takes place later. Although this circuit requires more thyristors, the number of winding phases can be reduced by a factor of two. The winding diagram corresponds to that according to FIG. 2 without the winding phases D, E and F. The individual thyristors are ignited depending on the position of the rotor by a transmitter. As can be seen from FIG. 5, this transmitter orders in its simplest version of six switching contacts K1 to K6 arranged on the rotor housing and one tapping contact K7 arranged on the rotor shaft 28. In the illustrated embodiment with six poles, the length of the switching contacts arranged on a circle concentric to the rotor shaft corresponds to an angle of slightly less than 600 '. The tapping contact K7 is chosen so wide that it can bridge the gap between two switching contacts. The reason for choosing the width of the tapping contact K7 is to ensure that the motor will start up with certainty, since the tapping contact is always in contact with at least one switching contact. However, this design of the tapping contact alone does not ensure that the motor starts up properly. Rather, preference must be given to one of two switching contacts in contact with the tapping contact. The transmitter therefore also contains a direction of rotation switch, the function and structure of which will be described with reference to FIG. Fig. 7 shows in a block diagram the basic circuit structure of the DC motor according to the invention. A pulse is sent from the transmitter 11 to the electronic control unit 12, by means of which certain thyristors of the thyristor unit 13, in which all thyristors of the winding phases A to F are combined, are selected. The transmitter signal simultaneously triggers a signal in the electronic control unit 12, which opens the main switch 14 and thus disconnects the winding phases of the stator 15 from the operating voltage: The two signals emanating from the electronic control unit 12 achieve two things. At the same time, the thyristors to be ignited are selected and the thyristors still carrying current are switched off via the main switch 15. This: ensures that only the selected thyristors are ignited, so that no fields which, for example, have a braking effect on the rotor 16 can build up. Another advantage that the arrangement of a main switch made up of transistors provides is that. the maximum reverse current of the main switch is far below that of a thyristor, so that one. Safe blocking of the thyristors receives: - Each in series with the selected thyristors is a measuring resistor R, which is interconnected with an electronic fuse 17, which switches off the main switch 14 via the control material 12 in the event of an overcurrent in one or more winding strands. 8 shows a block diagram from which the individual assemblies of the electronic control device 12 can be seen. The left side shows the assemblies of the high current carrying 'file of the motor, the right those of the low current carrying file, the supply voltage of which is around 20 V. From the transmitter 11, the signal triggered by its contacts arrives in the form of a square pulse to a linking matrix 18 with a network which selects certain thyristors according to the desired circuit. For a pole formation according to FIG. 3, three thyristors are therefore always selected at the same time. The linking matrix 18 forwards the signal to switching amplifiers 19, in which the signal is amplified and arrives at the thyristor unit 13 via control lines. The signal triggered by the transmitter 11 reaches a differentiator and synchronizing pulse amplifier 20 at the same time. The differentiated signal is fed to the inputs of two monostable multivibrators 21 and 22 connected in parallel. These multi-vibrators are dimensioned in such a way that they have time constants which differ by a factor of two. The duration of the pulse available at the output of the multivibrator 21 is 1 'r, that of the multivibrator 22 is 2 T. The output pulse of the multivibrator 21 is passed to an amplifier 27 and from there to a further amplifier 23 and from there to the main switch 14. This For a period of 1 T, the pulse extinguishes any current-sinking thyristors by disconnecting all winding phases from the hlotor operating voltage. The multivibrator 21 works simultaneously with the output of the multivibrator 22, which supplies an output pulse with a duration of 2 T, to the computing gate 24. At the output of the computing gate, one receives a pulse with the duration 1 T, which, however, compared to the 1 T- The pulse of the multivibrator 21 is delayed by 1 T: This pulse is fed to the control switch 25, which then enables the switching amplifier 19. Only at this point in time are the thyristors ignited for a duration of 1 T. The time relationship between the individual signals of the electronic control unit is shown schematically in Fig with six poles in about 16 of the circle on which the contacts are arranged. The first pulse of the differentiated encoder signal causes the two t, iultivbrators 21 and 22 to vibrate. The 1aTb pulse of the multivibrator switches the main switch 15 and, together with the 2 T pulse of the multivibrator 22, generates a 1 T at the output of the computing gate 24 -Pulse which is delayed by 1 T compared to the start of the encoder signal: - The pulse sequence is thus coordinated so that at the beginning of each encoder signal, all thyristors are first cleared via the main switch 14. By doing this, hian wants to avoid triggering thyristors other than those selected. 9, 10 and 11 show partial circuit diagrams which together form the control device with which a signal curve corresponding to the block diagram of FIG. 8 and with a time program of the signals corresponding to FIG. 12 is obtained The signal arrives via the lines L1 to, L6 to the linking matrix 18 and via decoupling diodes Dl to D6 via the differentiator and sync pulse amplifier 20, which consists of the two transistors T1 and T2 and the RC differentiator of C1 and ft3, via the two diodes D25 and D26, which suppresses the negative pulse resulting from the differentiation of the encoder pulse, to the two monostable multivibrators 21 and 22 connected in parallel. Both multivibrators are constructed in the usual way and, with the exception of capacitances C2 and C3, have components of the same size. The two capacitances C2 and C3 differ by a factor of 2, so that both multivibrators deliver pulses whose duration differs by a factor of 2. The 1-T pulse of the multivibrator 21 arrives from the collector of the transistor T14 via the amplifier 27 to the control amplifier 23 and from this via the connection, A to: Main switch 14 (Fig. 10) m The main switch 14 has a switching transistor T24, which through the incoming pulse of the multivibrator 2-1.is blocked for the duration of 1 T, so that the nicking strands AF of the stator 15 are disconnected from the motor operating voltage; If the current through the winding phases exceeds a certain maximum value, which can be read on a current measuring instrument connected to the measuring resistor RM, the electronic fuse 17 (FIG. 10) and the amplifier 26, which works on the base of the transistor T17 of the control amplifier 23 , the main switch 1: 4 switched off; the winding phases AF are thus de-energized, just as with the 1-T 'pulse of the vibrator 21; The maximum current at which the fuse switches off can be set via a control resistor R43, which is connected to the dimensional resistor H N1. The fuse is designed as a bistable multivibrator of the usual design. The pulse returning the multivibrator to its original state is activated by a switch key TA from. Hand raised. The electronic fuse ensures that the shutdown occurs sufficiently quickly without components, in particular transistors or the like, being destroyed beforehand. The thyristors are triggered as follows. The impulse emitted, for example, from the contact Kl. Arrives via the line L1 according to the structure of the linkage mat; rix via the diodes D7, D 1o and D11 to the bases of the transistors T-3, T4 and T5, which serve as switching amplifiers; the collectors of this and the other switching amplifiers T6 and T9 are connected to the operating voltage via a common resistor R12. The collector of the transistor T9 of the control switch 25 is connected to the collectors of the transistors T3 to T8 of this switching amplifier , A3 to the thyristors Thl, Th2 and Th3. The control switch 25 is brought into the open state by the 1-T pulse of the computing gate 24. However, the thyristors are not fired when the 1-T and 2-T pulses are used, but rather delayed by 1 T because the The 1-T pulse of the multivibrator 22 blocks the computing gate for the duration of 1 T. After 2 T 'has elapsed, the transmitter signal from contact K1 which is longer than 2 T (Fig. 12) is still present at the bases of transistors T3 to `i'5, but it can no longer cause the thyristors to ignite. since the. Control switch 25 is already locked again. With reference to FIG. 6, it will now be explained how one achieves that when the motor starts, preference is given to a switching contact and thus only a single signal is triggered, even if the tapping contact of the transmitter is in an unfavorable position. The Dreasinn switch has a changeover switch: with six switch contacts K $ to K130 In the shown position of the switch contacts, the switch contact of the transmitter with the higher index has priority. The contacts K1 to K7 are each together with the tapping contact in the base voltage divider of a transistor. B, the switching contacts K2 and K3 tapped at the same time from the contact K7, so are the PNP transistors T2? and T28 open. The collectors of both transistors are connected via the NPN transistor T33 and the switching contact K9. This means that the current flow through the transistor T28 also flows through the transistor T33 Stroni and thus its collector is connected to ground. Since the line L2 leading to the matrix 18 is connected to the collector of the transistor T33 and thus to wet, it carries no signal. The signal, however, can reach the kiatrix unhindered via the line L3. If the changeover switch is put into the other position, line L2 is selected, as can easily be seen from the circuit: If the current direction in the rotor is reversed at the same time, the direction of rotation of the rotor changes. The rotor of the motor according to the invention can be supplied with direct current via slip rings. However, it is also possible to arrange the secondary winding of a transformer on the shaft of the rotor, the primary winding of which is fixedly arranged on the housing of the motor: Such a transformer is shown in FIG. A rolled dynamo sheet or ferrite material in the form of an I-core 30 is firmly mounted on the motor shaft 29 and a coil 31 rotating with the shaft 29 is wound on this core: The shaft is hollow so that the coil connections are led to the Graetz rectifier circuit 32 can, the rectifier circuit is connected to the winding of the rotor. The U-core 34 of the primary side of the transformer 28 is firmly mounted on the bearing plate 33. The U-core carries the primary winding 35 of the transformer: The frequency of the current induced in the secondary winding 30 is always the same as that of the current in the primary winding 73, so that an exact voltage regulation with a fixed loss factor independent of the speed is guaranteed. FIGS. 14, 15 and 16 show further exemplary embodiments of encoders that can be used. 13, instead of the switching contacts according to FIG. 12, inductances S19 to S24 are arranged on the motor housing on the rotor (FIG. 13a). A coil S25 (FIG. 13b), which is fed, for example, with a low-frequency current, sits on the rotor shaft 28, and as it rotates, voltages are induced in the coils S19 to S24. The coils are connected to earth with one connection, the other possibly leading via pulse shaping stages to the linking matrix 15: In the encoder according to FIG. 14, the switching contacts are formed by Hall generators ril to E 6 (FIG. 3: 4a). A permanent magnet Ni is arranged on the rotor, during the rotation of which voltages occur on the ball generators, which, as with the other sensors, are used as a trigger signal for switching on the switches in the stator winding.
Fig. 15 zeigt einen optischen Geber, Dieser besteht-aus am Motorgehäuse
angeordneten Lichtquell=en L1 bis L6 (Fig. 15a), denen Photowiderstände 884 bis
H90 zugeordnet sind. Der Strahlengang von den Liehtquellen zu den Photowiderständen
wird durch eine- mit. der ftotorwelle umlaufende-Blende 36 unterbrochen. In der
Blende ist ein Schlitz ausgebildet, dessen Länge-einem Winkel von in etwa 100° entspricht.
Um den Anlauf des Motors sicherzustellen soll die Länge des Schlitzes in der rotierenden
Scheibe einem Winkel mehr als 600e aber weniger als 120o entsprechen, damit beim
Anlaufen auf :jeden Fall einer der Photowiderstände von einem Lichtstrahl getroffen
wird. Selbstverständlich müssen auch die Geber nach den Fig. 13 bis. 15 einen Drehs.nnschalter
nach:Fig. 6 aufweisen; Dabei erseizen die. Spulen nach Fig. 13 die die Hallspannungen
führenden Leitungen der nallgeneratoren nach Fig"14 und die Photowiderstände nach
Fig. 15 die Kontakte K1 und K? bis K6 und K7 in Vig. 11R
Der erfindungsgemäße
Motor kann wie die üblichen Gleich-Strommotoren durch Spannungsvariation betrieben
werden. Die erforderliche Spannungsregelung kann über ein Sollwert-Regelgerät erfolgen,
mit dem man ein bestimmtes Drehzahlprogramm,beispielsweise für Aufzüge oder dgl.,
durchführen kann. Der Motor kann aber auch im Synchronbetrieb arbeiten. In diesem
Fall ist der Signalgeber durch einen externen Steuergenerator, der konstant oder
variabel ausgebildet ist, er-setzt.
Eine Kombination der beiden Betriebsarten
ist ebenfalls möglich. Dabei wird der Motor bis in die Nähe der nennlast im Synchronbetrieb
gefahren und bei Außertaktfallen umgeschaltet und bis zur Wiedererreichung der Synchrondrehzahl
über den Signalgeber wieder hochgefahren. Eine weitere Betriebsart ist durch die
Möglichkeit der Konstantstromregelung gegeben. Dabei wird bei Verwendung eines Reglers
die gewünschte Drehzahl nicht überschritten, jedoch bei Überlast, wie beim Reihenschlußmotor,
ein der Überlast proportional abfallendes Drehzahlverhalten er-reicht. Damit
erhält man einen Reihenschlußmotor, jedoch
mit der Möglichkeit einer oberen
Drehzahlbegrenzung, der die unangenehme Nebeneigenheit des Durchgehens vermissen
läßt. Bei Antrieb von Werkzeugmaschinen mit gleicher
Schnittgeschwindigkeit
über verschiedene Durchmesser oder Aufzügen. oder dgl. kann durch Drehzahlprogrammierung
das jeweils gewünschte Drehzahlverhalten vorgegeben werden. Die drei bekannten klassischen
und. gut regelbaren Gleichstrommotorenarten, nämlich der Nebenschlußmotor, der Reihenschlußmotör
und der Compoundmotor, stehen bei Verwendung des erfindungsgemäßen Klotors und entsprechendem
Aufbau des Steuergeräts ebenfalls zur Verfügung.15 shows an optical transmitter. This consists of light sources L1 to L6 (FIG. 15a) arranged on the motor housing, to which photoresistors 884 to H90 are assigned. The beam path from the light sources to the photoresistors is through one with. of the motor shaft rotating aperture 36 interrupted. A slot is formed in the panel, the length of which corresponds to an angle of approximately 100 °. In order to ensure that the motor starts up, the length of the slot in the rotating disk should correspond to an angle of more than 600e but less than 120o, so that when starting up: one of the photoresistors is hit by a light beam. Of course, the donors according to FIGS. 13 to. 15 a rotary switch according to: Fig. 6 have; The replace them. Coils according to FIG. 13, the lines of the hall voltage generators according to FIG. 14 and the photoresistors according to FIG. 15, the contacts K1 and K? To K6 and K7 in Vig. 11R The required voltage regulation can be carried out via a setpoint control device with which a specific speed program, for example for elevators or the like, can be carried out. The motor can, however, also work in synchronous mode. is made constant or variable, re- placed. A combination of the two modes is also possible. in this case, the motor is up to the vicinity of the rated load driven in the synchronous mode and switched in addition to clock traps and ramped until re-attainment of the synchronous speed via the signal transmitter again. A Another operating mode is the possibility of constant current control given. When using a controller, the desired speed is not exceeded, but in the event of an overload, as in the case of a series-wound motor, a speed behavior that decreases proportionally to the overload is achieved. This gives a series-wound motor, but with the option of an upper speed limit, which lacks the unpleasant secondary peculiarity of runaway. When driving machine tools with the same cutting speed over different diameters or elevators. or the like, the speed behavior desired in each case can be specified by speed programming. The three well-known classic and. Well controllable types of direct current motors, namely the shunt motor, the series motor and the compound motor, are also available when using the Klotor according to the invention and a corresponding structure of the control device.
Zur Erfindung gehört alles dasjenige, was in der Beschreibung enthalten
und bzw, oder in der Zeichnung dargestellt ist, einschließlich dessen, was in. Abweichung
von den konkreten Ausführungsbeispielen für den Fachmann naheliegt.Everything included in the description belongs to the invention
and or, or is shown in the drawing, including what is in. Deviation
of the specific exemplary embodiments are obvious to the person skilled in the art.