DE1613440C3

DE1613440C3 - Gleichstrom-Kleinstmotor mit elektronischer Kommutierungseinrichtung und einem permanentmagnetischen Läufer

Info

Publication number: DE1613440C3
Application number: DE1613440A
Authority: DE
Inventors: Juergen 8500 Nuernberg Wenk
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1967-12-15
Filing date: 1967-12-15
Publication date: 1973-01-04
Also published as: DE1613440A1; CH495076A; NL6813276A; DE1613440B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gleichstrom-Kleinstmotor mit elektronischer Kommutierungseinrichtung und Miiem permanentmagnetischen Läufer, dessen mehrphasige StänderwHdung in Stern geschaltet und über Leistungstransistoren gesteuert ist, wobei jeder Leistungstransistor mit sHner Basis mit dem Kollektor eines zugeordneten Vortransistors vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp verbunden und jeder Vortransistor mit seiner Basis an den Mittelpunkt einer aus einem Widerstand und einem magnetfeldabhängigen Widerstand bestehenden, an der Gleichspannungsquelle des Motors liegenden Reihenschaltung angeschlossen ist und bei dem alle Vortransistoren über einen gemeinsamen Emitterwiderstand mit dem Wicklungssternpunkt verbunden sind.

Bei einem aus der französischen Patentschrift 1,486,151 bekannten kollektorlosen Gleichstrommo tor sind die Emitter der Vortransistoren mit dem Abgriff eines aus zwei Teilwiderständen bestehenden, zwischen den beiden Polen der Gleichspannungsquelle angeschlossenen Spannungsteilers verbunden. Die für die Stellungserfassung des Läufers verwendeten magnetfeldabhängigen Widerstände haben die Eigenschaft, daß die durch eine magnetische Flußänderung bewirkte Widerstandsänderung bei Erwärmung des magnetfeldabhängigen Widerstandes kleiner wird. Das heißt ein erwärmter magnetfeldabhängiger Widerstand weist bei gleicher Flußänderung gegenüber einem kalten magnetfeldabhängigen Widerstand eine geringere Widerstandsänderung auf. Durch die geringere Widerstandsänderung wird die Steuerung der Vortransistoren und damit auch die Steuerung der Leistungstransistoren beeinträchtigt, so daß die Kommutierung und damit wiederum der Wirkungsgrad verschlechtert wird. Weiterhin ist der durch den Spannungsteiler fließende Strom als Verluststrom anzusehen, der den Wirkungsgrad ebenfalls negativ beeinflußt.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1,247,453 ist es bekannt, die mit der Ständerwicklung eines kollektorlosen Gleichstrommotors in Reihe liegenden Leistungstransistoren über Kippstufen schlagartig zu steuern. Diese Kippstufen weisen zwei Transistoren auf, wobei der eine Transistor durch eine Fotodiode oder einen Hallgenerator gesteuert wird. Die Basis dieses Transistors ist über einen ohmschen Koppelungswiderstand mit dem Kollektor des anderen Transistors verbunden, der seinerseits den zugeordneten Leistungstransistor steuert Die Steuerung des Leistungstransistors über eine Kippstufe ist jedoch relativ aufwendig.

Weiterhin ist es aus der schweizerischen Patentschrift 390,371 bekannt, bei einem kollektorlosen Gleichstrommotor zwei durch einen Hallgenerator gesteuerte Vortransistoren an einen gemeinsamen Emitterwiderstand anzuschließen.

π In der deutschen Auslegeschrift 16,38,538.9-32 ist ein kollektorloser Gleichstrommotor vorgeschlagen, bei dem ebenfalls wie beim eingangs beschriebenen Gleichstrom-Kleinstmotor, die in Stern geschaltete mehrphasige Ständerwicklung über durch Vortransi stören gesteuerte Leistungstransistoren gesteuert ist. Weiterhin sind in Übereinstimmung mit dem eingangs beschriebenen Gleichstrom-Kleinstmotor die Emitter aller Vortransistoren an einen gemeinsamen Emitter widerstand angeschlossen. Die Steuerung der Vortransistoren erfolgt bei diesem älteren Vorschlag jedoch durch Hallgeneratoren, die jeweils mit ihren Hallelektroden mit der Basis zweier Vortransistoren verbunden sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gleichstrom-Kleinstmotor mit elektronischer Kommutierungseinrichtung und einem permanentmagnetischen Läufer zu schaffen, bei dem in einfacher Weise die durch Temperaturerhöhung am magnetfeldabhängigen Widerstand verursachte Beeinträchtigung der Kommutierung weitgehend ausgeschaltet ist und sonstige Verlustströme vermieden sind, so daß ein guter Wirkungsgrad erreicht wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Gleichstrom-Kleinstmotor der eingangs beschriebenen Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß jeder Leistungstransistor mit seinem Kollektor über einen ohmschen Koppelungswiderstand mit der Basis des zugehörigen Vortransistors verbunden ist.

Bei dem Gleichstrom-Kleinstmotor nach der Erfin dung wird somit in einfacher Weise ein für die Kommutierung günstiges Kippverhalten erzielt. Außerdem wird das Schaltverhalten nach dem Hochlauf des Motors über den ohmschen Koppelungswiderstand durch die in der Ständerwicklung induzierte EMK be einflußt, so daß der Kommutierungsvorgang während des Betriebs nicht mehr durch das Temperaturverhai ten der magnetfeldabhängigen Widerstände beeinträchtigt wird.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Aus führungsbeispieles wird der Gegenstand der Erfindung nachfolgend näher beschrieben.

Mit WX bis W4 sind die vier Phasenstränge der Ständerwicklung bezeichnet, die jeweils um 90° elektrisch und räumlich versetzt sind. Mit ihrem einen Wicklungsende sind die vier Phasenstränge in Stern geschaltet und mit dem negativen Pol der Gleichspannungsquelle verbunden. Als Läufer ist ein in der Zeichnung nicht dargestellter diametral magnetisierter permanentmagnetischer Läufer vorgesehen, der unmittelbar oder über einen Steuerkopf den Phasensträngen zugeordnete magnetfeldabhängige Widerstände FPl bis FP4 beeinflußt. Mit jedem magnetfeldabhängigen Widerstand FPl bis FPA liegt ein ohmscher Widerstand Ry m Reihe. An den Mittelpunkt dieser Reihen-

schaltung ist jeweils ein Vortransistor T_n bis 7V₄ mit seiner Basis angeschlossen. Sämtliche Vortransistoren T_rl bis 7V₄ sind über einen gemeinsamen Emitterwiderstand R_E mit dem negativen Pol und jeweils über einen Kollektorwiderstand R mit dem positiven Pol ί der Gleichspannungsquelle verbunden. Mit dem Kollektor eines jeden Vortransistors T_n bis T_n ist die Basis eines Leistungstransistors T_r5 bis T_n verbunden, über dessen Kollektor-Emitter-Strecke der jeweils zugeordnete Phasenstrang Wl bis WA mit seinem anderen Wicklungsende an dem positiven Pol der Gleichspannungsquelle liegt. Die Kollektorwiderstände R dienen zur Ableitung der Kollektor-Restströme der Vortransistoren bzw. der Basis-Restströme der Leistungstransistoren. Zwischen dem Kollektor jedes Leistungstransi- η stors T_n bis T_n und der Basis des zugeordneten Vortransistors T_n bis 7V₄ ist ein ohmscher Koppelungswiderstand R_M angeordnet. Dadurch wird ein bistabiles Verhalten zwischen Vor- und Leistungstransistoren erreicht.

Wird beispielsweise vom permanentmagnetischen Läufer oder einem Steuerkopf der magnetfeldabhängig^ Widerstand FPl angesteuert, so steigt dessen Widerstand, wodurch das Potential an der Basis des Vortransistors T_n angehoben und dieser Vortransistör aufgesteuert wird. Dadurch wird auch der Leistungstransistor T_n aufgesteuert und somit die Wicklung Wl eingeschaltet Über den o'amschen Koppelungswiderstand R_M erhält der Vortransistor T_n zusätzlich Basisstrom. Hierdurch wird nicht nur das Durchschalten des Vortransistors T_n und des Leistungstransistors 7Vj wesentlich beschleunigt, sondern es wird auch der Leistungstransistor T_n in die Sättigung getrieben. Der Duichschaltvorgang wird durch den magnetfeldabhängigen Widerstand jeweils nur in Gang gesetzt.

Wird nachfolgend nun der magnetfeldabhängige Widerstand FPl angesteuert, so wird über den Vortransistor Τ_Λ der zugehörige Leistungstransistor 7V₆ aufgesteuert Wenn der Vortransistor T_n leitend wird, fließen über den gemeinsamen Emittenviderstand R_E die Emitterströme der beiden Vortransistoren T_n und 7V₂, wodurch ein erhöhter Spannungsabfall am gemeinsamen Emitterwiderstand R_B auftritt Da inzwischen der Widerstand des magnetfeldabhängigen Widerstandes FPl infolge der Drehung des Steuerkopfes bzw. des permanentmagnetischen Läufers wieder kleiner geworden ist, wird die zur Aussteuerung des Vortransistors T_n notige Basis-Emitter-Spannung unterschritten, so daß de' zuvor geschilderte Durch schaltvorgang über den ohmschen Koppelungswiderstand R _M umgekehrt verläuft und zum Abschalten der Phasenwicklung Wl führt Die in der Wicklung WX durch Rotation des Läufers erzeugte und am Punkt A anstehende EMK unterstützt über den ohm sehen Koppelungswiderstand R_M das Schaltverhalten.

Durch geeignete Dimensionierung läßt sich also erreichen, daß die magnetfeUabhängigen Widerstände FPl bis FPA nur für den Anlauf benötigt werden, so daß der eigentliche Betrieb vom Verhalten der ma gnetfeldabhängigen Widerstände unabhängig ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Gleichstrom-Kleinstmotor mit elektronischer Kommutieningseinrichtimg und einem permanentmagnetischen Läufer, dessen mehrphasige Ständerwicklung in Stern geschattet und über Leistungstransistoren gesteuert ist, wobei jeder Leistungstransistor mit seiner Basis mit dem Kollektor eines zugeordneten Vortransistors vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp verbunden und jeder Vortransistor mit seiner Basis an den Mittelpunkt einer aus einem Widerstand und einem magnetfeldabhängigen Widerstand bestehenden, an der Gleichspannungsquelle des Motors liegenden Reihenschaltung angeschlossen ist und bei dem alle Vortransistoren über einen gemeinsamen Emitterwiderstand mit dem Wicklungssternpunkt verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Leistungstransistor (7V₅ bis T_nJ mit seinem Kollektor über einen ohmschen Koppelungswiderstand (R _M) mit der Basis des zugehörigen Vortransistors (7V₁ bis 7V₄) verbunden ist