DE1763295A1 - Starting circuit for a brushless direct current motor - Google Patents

Starting circuit for a brushless direct current motor

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DE1763295A1
DE1763295A1 DE19681763295 DE1763295A DE1763295A1 DE 1763295 A1 DE1763295 A1 DE 1763295A1 DE 19681763295 DE19681763295 DE 19681763295 DE 1763295 A DE1763295 A DE 1763295A DE 1763295 A1 DE1763295 A1 DE 1763295A1
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DE
Germany
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rotor
transistor
motor
direct current
winding
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Pending
Application number
DE19681763295
Other languages
German (de)
Inventor
Dietmar Adolph
Hugo Dipl-Ing Schemmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/06Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
    • H02K29/12Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices using detecting coils using the machine windings as detecting coil
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/20Arrangements for starting

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Description

..,nl,tsochaltune für einE:n kolloktorlosen Gleichstrommotor Die gr'#irilun.- beziiht sich auf eine ;,.n1-isschiltung für c-inc-,#n ! olic-#ktorlo,#,en Gleichutromr##otor n.it e#inem lau( riii-unetischen -loi- und einem mit einer Erregerwicklung verschenen St;itcrp . 1%. C., w(Iche -in zwei abwechselnd leitende Schaltelemen#te antseschlossen iL;t,. Iie eine von den Aenderun,-en der Lage des Rotors gesteuerte Kerai:utierungsvorrichtung bilicn. De -e Gl(1 --ichstror.iiioGoren mit Einer elektronischen Kow..utierungsvorrichtung sini z.B. aus der ai..crLk...ni.3chen Patent- uchrift 2.»(u9.)46 bekannt. 1-,'(,nr; ler Statc.r mit r.i(,hr #tls einer #lick,-L,jnLj, i."it oder ohne !'ittel-#inzaj,fung und die Komr.utierung,;vor- ri(;htuni# r,lit ri,#ehr it2 zwei 3ellalt(.1(,inEnten versehen k-inn Ier St'itor oin Di,ü.hfcll erzcu.#,en, wie dies beim Motor nach den Fi6-uren- Li 1 bis 4 der amerikanischen Patentschrift 2.810.b43 der Fall ist? oo dass der Rotor ohz#, Schwierigkeiten anläuft un,1 sich in einer Richtung dreht, dic- durch die Reihenordnun. bestiparf,;t 4ird, in der die unterschiellici-.en Schaltelemente leitend werden. Ar viele Anwendungen) i.nsbesondere bei Motoren geringer L(--.iLtung, wird aber ein billig7)r Motor mit einem Stitor mit nur einer Wicklung mit oder ohne MiL-elanzapfung un:d mit einer Kon.,#,u- mit i.ii- zwei Schultelementen 'oevorzuL.-t. bei ein( # ier,-irt--c;en Motor ergeben sich zwei Schwierit## keitent Erstens k-inn der Rotor in einer Lymr.etriLcYien Lat;o stop.en, so dass er beim Einschalten der Speisequelle fir Aenle.rungen los Statorflusses unempfinIlich ist und weaer in e--iner noch in der anderen Drehrichtung durch diesen Flui#,j b(.-,ch-LE,unigt dird. Diese "chwic-"1-v(,it läsot eich lei(-ht auf veruchielene Weisep z.B. U.rch eiic. reminente Reötriab,-netisierun, des Stitorig durch einen Eilfsma,#jnet oder lurch eine geei#.-nete Gest-tl*.ung der Statorpole beaeiti.--eng wie in den amerikanischen Patentschriften 2-753.5ül und 3.242-4G4-und in der deutschen Patentschrift 1.10b.312 auseinandergesetzt. Zweitens ist die Drehrichtung des Rotoru, vorausg#L-etzt, dass er anläuft, unbestimmt und von seiner vorherLehenden Lage abhängig. Diese Schwierigkeit wurde bi#-her auf verjohiedene Weise beseitigt, z.B. mit Hilfe irgendeines Hilfskom:.#utatorsp -turch don wenigstens beim l#,in#uchalten er 31,-eiseupannungsquelle eines oder das Andere der beiden Gch-iltelemente der Kommutier,zngsvorrichtung in Abhängigkeit von der Ruhelage des Rotors als Eruteu loitend gemacht wird. N#tuh ler leutochen Patentuchrift 1.lub..312 wirJ die Ruhetage des Rotoru durch cinen ktf-in(:n Dtuerlii1fL3iiii#,met )eutimrrty so dass der Motor in einer gewählten Drchrichtung dadurch anße- lasGen werlen Kann, iasu 'wahlweise eines cder das Andere der L.eiden Gehaltelemente mit Hilfe eines Umschalters als T--'r-'.es leitend ger:,.-iQh# wird. -!.in '.-lilf;-;1,:oni-ut-ator beanalrucht Raum uni strigert dar O(-wicht uni len Preis des Yotorty währcnd ein Hilisu.agnetg ins- berondere Lcii h,*herfn Drei..geschiiin(ilgkciten -in_Un.-.tig ist, weil ei, (i--ie in die Kennlinie ein--"*#,.-t, die das Drehmoment des "ot(-rs w Pun',.tion der #aL;c des Rctors darstcllt. Die Fi,fin,iant; hat somJA den Zwechl die i)enerw*;.linten jüllwieri,k.eiten ehrie Hi.Lfskomr..utatcr und ohne in £#iril',icl,cr uni billirc-r Weise durch clektronischen 1--i-ttcl zu Die Anlas#Uchaltung nach der Erfiniung ist dulurch gekenn- L,(,ichnet, dast sie ein RC-Ijetzwerk enth:iit, mit desoen ililfe- cin bt#-,3tiriii,tes der Schalteiemünte der Koni..utlerungsvorrichtung beim Antichlleöz>eil Les 1.Ictors an eine Gleichulanr#.Ungssl,(#ise-,uelle zeit- weise lEitf.,;nd Lem#cht wird, so daso der Rctor les 1.9,otors in Abhindig- keit ueiner ursirÜnglichen Ruhelage in einer oder in der anderen Drehric:.zung in die dem Strom. durch iieses Elenent entsprechende Startlage gel-in,-,-tg und dAnach in einer durch das nun leitend werdende Element be,#,ti,-.:--ten Drehrichtung anläuft. Die Erfinlung wird n-ichstehen! -m Hand der Zeichnun.- näher erläutert. IE's zeigen: Fig. 1 eine vereinfa:,hte axiale Ansicht eines Beispiels eines l#'.ctcrs ics Tj-,s w".r:tuf sich die ErfinJun- b(-"ehtl FiG. zwei schemat-ische i',nsic# ten dieses Motors zur Fxljutci-zin,5 des zu lösenden i,rot)I(ris uni ler L*"-sunG dieses Prct)lEr..3 nach ler Fig- 3 1-.1,3 (,lektrische Schaltbild einer Kom,#uti(rungs- vorrichtune für cincn Motor nach Fig. 1 , v(,rsr,hen von einer #nlausschaltung nach der Erfindung, Fig- 4 eine vereinf-tchte scl-(;r.-#atit3clie axiale Ansicht (-ines anderen Miotor-Beispiels, und Fig. 5 das elektrische Schaltbild einer vorrichtung fUr den Motor nach Fig. 4, v(rse-hen von einer Ania-G- schiltun,#; nach der Erfindung. Der Mctor nach Fig. 1 iöt ein kollektorloscr GI(,ichutrom- motor mit cinem Jauermagnütischen Rotcr 19 z.B. u.it zwei Fol(n N und Z, und mit einem aus zwei Polen 2 und 3 tÄnd (-in(.i": Joch 4 bestehenden Statorg auf dem zwei Erregerwicklungen uni u ange- bracht sind. Die Ei,-,-(,#gerwicklung(!n 5 und (., .ind an j( cin j(;ha.Lt(1r.,iiient einer Kom;;;utierungüvorrichtung angeschlo-ji3eng die nach.,tehend an Hund der Fig. 3 niher beschrieben wird. Voillufig ar,i nur erwähnt, dasu diese 3chaltelemente abwechselnd leitend sind und das.-21die durch diese Elemcnte gebildete Komi:.utic-.runL;E;vori,iohtung durch die Aenderungen der Lage des Rotors 1 gesteuert wird. In Fig. 2 sind der Rotor 1 und die Pole 2 und --) züi( imal schematisch dargestelltg mit zwei verschiedenen m(,'glich(en Ruhelagen des Rotors 1, die mit Pfeilen 1- qngedeut(,t sind, oriche die Richtung seines Fat,-netfeldes anzeigen. Durch den # av i..etri.##chen Aufbz3u der btit(irpc)l( 2und31steJneRuhe"ge, in w(-Icher der Pfeil zu den das Statorfeld andeutenden Pfeilen #, und parallel liegt und mit der strichl,unktierten Ylittellinie zusai.i..(-nfällt, ausgrschlossen. Die Komi.#iutieruhgLvorrichtung ist derart ausgebildet, dass beim Anschliessen dieser Vorrichtung und des Motors an (ine Gloich- spannungssl,eiaequelle stets dasselbe ihrer beiden Schaltelemente zuerst leitend wirdg so daso der Strom durch disses Element und durch die dar,tn mgeschlosGenen Erregerwicklung (z.B. 5) einen mit dem Pfeil 01 angedruteten Magnetfl.uss durch den Stator und den Rotor erz(,u-t. U Wie in Fig. 3 dargestellt ist, enthält die Kommutierungs- vorrichtung zwei Johaltelemente 7 und 8 in Formvon Krafttr-.inuis- toren vom 1,rp-Typ, in deren res1,ektive Kollektoi-1--cise die Erreger- 5 und 6 des Motors aufgenommen sind. Jeder dieser Pransi-Loren wir,1 lurch Einen entsprechenden Transistor 9 bzw. 10 vom nvn-Typ gesteuert, dessen Kollektor über einen Strombegren- zurl,..;4iderstu-nd 1 1 b,---w. 12 mit seiner Basiselektrode verbunden ist. Die Basiselektrode des Steuertransistors,9 ist mit dem Kollektor les Steuertransistors 10 über eitle, in bezug auf seinen B--tsi-estrom in-Sperriohtung geschaltete Diode 13 gekoppelt, während die Ba2iselei,#tr#ie des iteuertr-tnsistors 10 über einen Kopplungswider- sttnd 15 mit einer Stc-,uerwicklung 14 verbunden ist. Die Steuerwicklung 14 ist auf dem Jieh 4 des Statcrs des Motors an..-ebracht und also mit den Erregerwicklungen 5 und 6 und mit dem Magnetkreis des Yotors gekopi#elt, so das.; der Transistor 10 und sor#it die Komii.utie- rungsvc--t-richtun-,- -turch die kenderungen des diesen Yagnetkreis iurch- setzenden Flusses und oomit der Lage des Rotors 1 gesteuert wird. Wärc lie Komi.utierungsvorrichtung ein Gblicher Rechteck- kil,-).nniings-"pner-I_tc-ir, z.B. ein bistabiler 1.'.,ultivibratorg der jeweils durch die **ber der Wicklung 14 inzluzierte Spannung gekippt werden d,i--de, so würle lie Drehrichtung des Rotors 1 nach dem Anschliesoen an -lie Sieisesl-annung Iavon -.ibhängrni welcher Jer Öch-Ittransistoren 7 uni 8 zu#Irut leitend wird. Mit der dargestellten Komzautierungevor- richtung wird dieser Unjewis,.#heitsf"Ator düdurch beseitigtg dasti'der Schalttrin:3istcr 7 norin;il(r#reiuE" leitend ist.und somit nach dem iinochliessen zuert leitend wird. Dies wird dadurch erzielt9 daso die Basiselektrode des-entsprechenden Steuertransistora 9 Über einen Wideistand 16 mit der 1,ositiven KleLii.,ie der Vf-rbunien istg so dass dieser Transistor normalerweise -:(it(#n,1 ist und ein Vorwärtsstrorn Über seine Emitter-Kollfktorstr(-uKe und den Widerstand 11 der Basiselektrode des Transistors 7 zugeführt wirdg während die Basiselektrode des anderen Steuertr.,ini-istorG l.; Über die Steuerwicklung 14 und den WiderstAnd lj mit sein(m 1-1-litter verbunden --3ty sz dieser Transistor normalerwei,3e gt-fI,(;rrt iGt. Bei ge- sperrtem Transistor 10 ist der Schalttransistc,r # gleichf tlis ge- spfrrt, weil kein VerwIrt .,trom über "ir. Di U 13 nach seiner Basiselc-'trode iliessen kann. Ist die Ruhelage des Rc-tors 1 beim Gch!iE,:.,--en tinfo Sieiseschalter:3 17 ungef ihf die im linken Bild ler Fi.-. 29 9 wird der Rotor in der linken oder jAsitiven Drehrichtung, dau heij;,ty in einer der Uhrzeigerrilchtung ent,-et;ensetzten Richtung beschl(-unigt unter Einwirkung des von der Erregerdicklung 5 *1>-(- len leitenden Schalttransistor 7 erzeugten Stutorfüldes 01. JibeL #ur Schalttransistor 8 zuerst von der'aber der 14 er- zeugten SI-annung im geo.#errten Zustand gehalten, wcil dieje Sian- nung den Steuertr-moistor 10,in Sperrichtung steuert. Infolge seiner Trägheit überschreitet aber der Rotor 1 die neutrale Lage, in der sein Feldvektor 7-zum Feldvektor 01 des Stators paral#t-1 lieJt und in derselben Ri . chtung (nach Ünten)zeigt. Die Steuerspannung Über der Wicklung 14 *indert dann ihr Vorzeichen und ste#-.t"rt den 4 Transistor 10 in Vorwärtorichtung, so dass dieser Trunsiotor und somit auch der SchalttransiGtor 8 leitend werden. Der Strom durch diesen Transistor und durch die Erregerwicklung 6 beivirl-t n-in eine Umkehr der Richtung des Statorfeldeu, a-#ch dadurch, der Schalt- tranaistor 7 t,1c"ichzeiti,#; gesperrt wird, da die Basiselektrode des Steuertransistors 9 Über die Diode 13 und die Kollektor-Emitter-strecke des Steuertranaistors 10 in das Potential seines Emitters gelegt wird. Das Staiürfrld lieCt somit nun in der mit dem Pfeil 02 ange- deuteten Richtung und beschleunigt den Rotor 1 weiter in der positiven Ric"-#tunti nach der LaE;ep in der sein Feldjektor j- senI.recht nach oben zeigt. Der Rctor 1 des Motors läuft an und dreht SiCh WE4ter in dc-r pooitiven Richtung. Wen:z hingegen der Rotor 1 anf'*tn#;licli etwa in der im rechten Bild ler Fi,;. 2 dargestellt(n Ruhelaje liet;';, wird er durch den zuerst vorh%nJenen Stut(rfeld in der rechten üder negativen Richtung nach der nUchjtliegenden Lage beschleunigt, in der sein V(ktor#sen#.re-olit nach unten zei,#t. Die bf,iii Ueberschreiten dieser Lage über äcr Steuerwickl.ung 14 erzeugte 31.annung hat nun aber die umgekehrte Polarität und steuert den Transistor 10 in Operrichtung, so dasj k(-ine Koi-:-utation erfolgt: d(r Ihrtcr -1 wird in der neutr-zlcn L-ic;e gehalten. Der Rotor lluft somit nicht an, auch nicht bei (inem wiederbo-ten Versuch (durch Aus- und 'd-ieier- einzIchalten lc"j S"-hzi.Lters 17), es sei denn, dass der R t-r 1 zu- nächst, z.B. Hand, in die Ruhelage des linlen Bildes der Fig. 2 gefÜhrt wird. Nach der Erfindung wird diese SchwieriCkeit lurch elek- tronijche M.ittel beseitigt. Zu diescr.-. Zweck ist die Komi..ut-,-#rungs- vcrrichtung mit riner Anlasuchaltung versehen, die ein RC-Netzwerk enthält, dae, ius einem Kenlensator 18 und Widerständen 19 und 20 besteht und mit dessen Hilfe bein,- Anschlies#3en des Motors an die Speisequelle rz,.ttels des 3chalters 17 einer der Schalttransistoren 7 und 8 zeitwei-se leitend gemacht wird. Infolgedesz.en gelangt der Rotor 1, in Abhänt,-igkeit von seiner ursprünglichen Ruhelageg in einer oder in der anderen Drehrichtung in eine dem Strom durch diesen Schalttr-insijtcr G entsprechende Startlage. Danach läuft er in einer durch den n#m l(-itend werdenden und ncrr.,ilerweise lEitenden Schalt- tra-ns-istc r ( beotiz,- ten Drehrichturkg An. Wenn sich der Rotor 1 uri#,1,rünjlich in der im lin. en Bill der Fi.. 2 dargestellten liL#,htlzibe befiniet, bew(#.t ei- sich zurächst in Icr ne,ativen Richt-int,- zu einer ier Ri#-htun, ies Feldvfk;oro #, cntsprechenden Lage. #.'it Jci-. lUber die 1-1 un,1 20, den Basis-Emitterkreiu eines .ii;tcrzs 21 ani iie j31iois-Ei.,itterstrr#ck,(, des 10 flieosenden Lndestroin des Kondens-itors l- :Mch ätG ;#tatorfeld 0., weil der lfilfstr#insistor 21 M-f z (inen -tand 22 dce." errt wird. Die Tr-#nsiutoren li und würden d r E' e t;coi (rrt und 1i(# Tr-#n;,.L.,toren ) und 7 werden wieder i(,it(#n#!q wr#bei %.-ieder rin ititorfcl,i 01 erznuct wird, dis den Rctor 1 #,ieder in der positiven Richtan.-j- beGchleunigty wonach ei, sich, wie eben beschrieben, in dieuer 1,ositiven Richtung wciterb(,-w(:L;t. Befindet sich der Rctf,r 1 ursir,»I.ng.Lich #n der im rechten Bild der Fij. 2 dargesteliten La#;ey s(., wird er bei;-: des schtiltero 17 vom FelLL 029 das durch den verli.Ultni-Li,Ä#I,#i:# furzen Gtroiiral-ulG durch die Erregerwic#lun.. ü erzeugt wird, in ler nega- tiven DrehiielitunS beschleunigt und in lie im lin' en Bild ler Fig-. 2 dargestellte Ruhelaj#e gefnhrt aus wricher-erg wie oben boocl#,rlJt-beng in der entL;c,jengesetzten positiven Richtun, anliiuft. Die Drehrichtung des RotE#r2 1 i,-5t somit bfotii-.ii:t und er läuft unabhängig von seiner ursi)rÜngiiohen Ruhelat;c in dieser Hich- t...ng an. Wird er-aber durchlein zu utarkes Belastun,#sdrehmoment zum Stillstand gebrachtp eo kann er nur dadurch mit Siche"rhoit wieder zum Anlaufen gebracht werdeng dass der Schalter 17 utiterbr(,chen und wieder geschlossen wirde Selbotverständlich sind zahlreiche Ab-irten möglich. Inabeson- dere Kön: en die Erregerwicklungün D und o durch (eine eitizige Erregerwicklung mit Gder ohne Mittelanz--iifung ersetzt werden und kann# die Anlaoj- und Drehrichtung des Rotors z.B. dadurch geändert gütrde#ng dass die Erregerwicklungen #) und 6 oder dass die Anschlüsse der Steuerwicklung 14'vertauscht werden. Die Figuren 4 und 5 zeigen ein zweites Ausführungsbeispielp in dem der in Fig. 4 dargesteLLte Motor mit einem ctauermagnetischen Rct,.r 11 mit vier abwechselnden PLIen, versehen istg während jeder Pol dcs Statcrs in zwei L;Ieiclinamige Pole 29 21 bzw. 393' geteilt ist, die zus-,in..,#en einen Inker mit vier abwechselnden Polen bildenp ,iie durch ein eihziges Joch 4 miteinander verbunden sind. Dieses Joch tragt nur cine einzige Eri-eger",ic'-ung 5 und die Steuer- aickiung 14. Die Kom.-..utierungsvorrichtung nach Fig, 5 ist derart cinge#richtet, dass sie die Errebrerwicklung 5 mit einem Strom wechuelnIer iiicf.t"ine speisen kann. Sie fn-thält zwei Seilalttran4is- toren 1 _und zjl von entgegengesetzten LeitfähigP.eitstyl.en, di(- in einer einseiti6en GoCentaktoeliaitung aufgenomr.-.en sinl. Der #,np- Transistor ( wird normalerweise 1*Iber seinen Basijwiderstand 11 im leitenden Zustand gehalten uni der npn-Transistor öl'ist normaler- weise durch einen Basis-Emitteraiderstand 15 gesperrt. Die Erreger- wicklung 5 i2t in Reihe.Lat einen Kondensator 23 verhältnismässig hoher Kapazität zwisüllen einer (+) der Sl;eisekleminen und den Kollc:ktoren d(r.Tr-tnii.#toren 7 und bl eingeschaltet, während'die Steuerwicklung 14 an die andere (-) Speiseklemne angeschlossen und mit der Basiselektrode des Transistors 89 über deaßen Basiswider- stand l', und eine Dinde 25 und mit der Basiselektrode des Tranpis- tors 1 Über den Widerstand 15 und einen Kondensator 24 gekoppelt ist. Die Di(de 25 erhöht die Steuerspannungsschwelle des Transistors Ulg jo dasu letzterer nicht leit(nd wirdg bevor der Transistor 1 gesperrt ißt. Die Kommutierungsvorrichtung nach Fig. 5 ist von ciner Anlaisvorrichtung 18-22 gleichder der Fig. 3 verseheng mit dem einzigen Unterschied, daso diese Anlassachaltung nun unmittelbar ,an die Baoiselektrode des ntpn-Schalttr;insistfrs 81 angeschl ssen ist. Der Moto:# der Fig. 4 mit der Komrutierungsvorrichtung und Anla:-;uu,-,-ialtung nach Fig, 5 arbeitet auf gleiche Weise wie der Motor der Fig. 1 mit Icr Kommutierungsvorrichtun,# und Jer An- lassachaltung na(-'- Fig. 3. Obwohl die beschriebene Kommutierungsvorrichtungen Transistoren als Schaltelementen enthalten, kann die Anlassschaltung nach der Erfin-zung auch mit anderen Arten Komi.-.utieruni,;L-vorrichtungen versehen sein, z.B. mit Kommutierungsvorrichtunt;en, die gesteuerte Gleichrichterg insbeGondere gesteuerte Halbleitergleichrichterp oder pn1,n-Trinsistoren d (gate-controlied switehes) als Schalteiemente ent- halten. Ferner können diese Kommutierungsvorrichtungen auf eine andere als die beschriebene Weise in Abhängigkeit von der Lage des Rotors gesteuert werdeng z.B. mit Hilfe eines kleinen vom Rotor des Motors angetriebene Dauerhilfsmagnetese Anlasuschaltung fÜr einen kollektorlosen Gleichstrom- r.otor mit einem dauerm.a"net-.schen Rotor und einnn, mit einer Erreger- wicklung v. roehenen itu'.cr, w( Lolie -an zwei abwechscIni leitende ati,1-c#,!3chil#.3sen -Ljlv, ilie, eine von den Aenderungen der LaL;e LIcu Rutc-rj jc;z3t(,#ucerte Kor.,i..utiei7Lingz3vcrriciitun,#.- blijen, dadurch Iaso sie ein RC -lletz,.i("rk entIV-111, Z U mit les--.en Hilfe ein bestir-,i..tes der #3chaltf--lemente irr b#irfi ;li-i.#>chlies,3en des Motors an (ine Gieichop--naungsspeisequelle zeitw(-i#e ieiten,1 "c;rr#t"ht wirl, so Ial;s der Rotor des Motors in -einer Ruhel-iCen in-(,iner der in der --i!Ideren DrE!ii#iulitkint,- in dic dem 2trom lurch lieses Element ent- zitai-tla,;c. -"-lan#;t, und d-inach in einer durcli das nun leitend werlenie #,!(i.;ent Drehri-htunt; -inläuft. 7-. ichaltiun.- nach #tn--,rucl#. 1 fär E-iii,-n 1.-c-tr rit einer Kom- i#.it zwei «.jc'.,-alttrtrisistcren, von denen im einer Vcrw*ii#tsb-t---isviiapannung nor-z-#-.alerweise leitend t;ch-ilten and beim Lc-itent4orien ie.s anderen Sch#.ilttrinsistcrs ge- uperrt wirdg wcb(,i licsci, zweite Sch--ilttrinsist(-r durch eine durch die Aend(rungen des Stutcrfluo2es erzeugten Spannung geste-lert wirdy ,i,-ii,irc). j(,-(-n.-izc-ichnet, dasu das RC-Netzwerk. derart -#njeschlossen i;--1., iaso 1,#r zweite Schalttransistor der Kom".-utierzngsvorrichtung d.-idurch zeitweise leiteni jem-icht wird. U Schaltung naoh Anopruch 29 dalurch c;ekennzei(-hnet, daso Blas RC-nr-tzwerk -aus der 'aber den Sieisek.lei..i.-.en ler Komr.utierungs- vorrichtung ingeordneten Reihenschaltung eines Kondens-itori39 eines und der eines normalerweise gesperr- tc-a Hilf-trar:#u-ist ro besteIht, wclici Ier Koilektor-Emitterkreis di( jes zu cineri 1-ar,--.il#el jesci:a.Ltet ist, in dem .., nl, tsochaltune for aE: n colloctorless DC motor The gr '# irilun.- refers to a;,. N1-isschiltung for c-inc -, # n ! olic- # ktorlo, #, en Gleichutromr ## otor n.it e # inem lau (riii-unetic -loi- and a st; itcrp . 1%. C., w (I-connected in two alternating conductive switching elements iL; t ,. Iie one controlled by the changes in the position of the rotor Kerai: device bilicn. De -e Gl (1 --ichstror.iiioGoren with an electronic Kow..utierungsvorrichtung sini e.g. from the ai..crLk ... ni.3chen patent uchrift 2. »(u9.) 46 known. 1 -, '(, no; ler Statc.r with ri (, hr #tls a # lick, -L, jnLj, i. "it or without! 'ittel- # inzaj, fung and the commutation,; vor- ri (; htuni # r, lit ri, # ehr it2 two 3ellold (.1 (, in ducks provided k-inn Ier St'itor oin Di, ü.hfcll erzcu. #, En, as is the case with the engine according to the Li 1 to 4 of the American patent specification 2.810.b43 is the case? oo that the rotor ohz #, trouble starts un, 1 is in one Direction rotates through the order of the series. bestiparf,; t 4ird, in the the different switching elements become conductive. Ar many applications), especially less for engines L (-. ILtung, but will be a cheap7) r engine with a stitor with only a winding with or without a MiL-elan tap and: d with a con., #, u- with i.ii- two school elements' oevorzuL.-t. with a ( # ier, -irt - c; en motor there are two difficulties existence First k-inn the rotor in a Lymr.etriLcYien Lat; o stop.en so that when the power source is switched on, fir Aenle.rungen los stator flux is insensitive and weaer in one in the other direction of rotation by this Flui #, jb (.-, ch-LE, unigt dird. This "chwic-" 1-v (, it läsot eich lei (-ht on veruchielene Weisep e.g. U.rch eiic. reminent reotriab, -netisierun, des stitorig through an emergency measure, # jnet or through a suitable design the stator pole beaeiti .-- closely as in the American patents 2-753.5ül and 3.242-4G4 - and in German patent specification 1.10b.312 dealt with. Second, the direction of rotation of the rotor, assuming # L-last, that it starts up, indefinitely and from its previous situation addicted. This difficulty became more and more frowned upon eliminated, for example with the help of some auxiliary com:. # utatorsp -turch don at least with the l #, in # uch he hold 31, -eiseupannungsquelle one or the other of the two Gch-iltelemente of the commutation, pickup device depending on the rest position of the rotor as Eruteu loitend is made. N # tuh ler leutochen patent document 1.lub..312 wirJ die Rest days of the rotoru by cinen ktf-in (: n Dtuerlii1fL3iiii #, met) eutimrrty so that the motor adapts in a selected direction of rotation. You can choose, iasu 'either one or the other of the L.eiden salary elements with the help of a toggle switch as T - 'r -'. Es leading ger:, .- iQh # will. - !. in '.-lilf;-; 1,: oni-ut-ator beanalrucht Raum uni strigert dar O (-important uni len price of the Yotorty during a Hilisu.agnetg in- special Lcii h, * herfn Drei..geschiiin (ilgkciten -in_Un .-. tig is because ei, (i - ie in the characteristic a - "* #, .- t, which is the torque des "ot (-rs w Pun ',. tion of the #aL; c of the Rctor. The fi, fin, iant; somJA has the purpose of i) enerw * ;. linten jüllwieri, k.eiten ehrie Hi.Lfskomr..utatcr and without in £ # iril ', icl, cr uni billirc-r way through clektronic 1-i-ttcl to The starting switch after the invention is characterized by L, (, Inet, that it contains an RC network: iit, with the help of desoen bt # -, 3tiriii, tes the switching device of the Koni..utlerungsvorrichtung at Antichlleöz> eil Les 1.Ictors to a Gleichulanr # .Ungssl, (# ise-, uelle zeit- wise leader,; and is learned, so that the Rctor les 1.9, otors in dependency ability of a causal rest position in one or the other Drehric: tongue in the stream. by means of this element Starting position gel-in, -, - tg and after that in one through the now leading Element be, #, ti, -.: - starts the direction of rotation. The fiction will n-me stand! - by hand of the drawing - closer explained. IE's show: Fig. 1 is a simplified, axial view of an example one l # '. ctcrs ics Tj-, s w ".r: tuf die ErfinJun b (-" ehtl FiG. two schematic diagrams of this engine zur Fxljutci-zin, 5 of the i to be solved, red) I (ris uni ler L * "- sunG this Prct) lEr..3 after ler Fig- 3 1-.1,3 (, electrical circuit diagram of a comm, # uti ( device for cincn motor according to Fig. 1 , v (, rsr, hen of a #closing according to the invention, Fig- 4 is a simplified scl - (; r .- # atit3clie axial view (-ines another Miotor example, and Fig. 5 shows the electrical circuit diagram of a device for the motor according to Fig. 4, v (see from an Ania-G- schiltun, #; according to the invention. The Mctor according to Fig. 1 has a collectorless GI (, ichutrom- motor with one Jauermagnutischen Rotcr 19 eguit two Fol (n N and Z, and with one of two poles 2 and 3 tÄnd (-in (.i ": yoke 4 existing statorg on which two excitation windings uni u are brought. The egg, -, - (, # gerwickling (! N 5 and (., .Ind an j ( cin j (; ha.Lt (1r., Iiient a communication device connected to the after., to Dog of Fig. 3 will be described in more detail. Voillufig ar, i only mentioned dasu these 3switching elements are alternately conductive and das.-21die Komi formed by this element: .utic-.runL; E; vori, iohtung by the Changes in the position of the rotor 1 is controlled. In Fig. 2 , the rotor 1 and the poles 2 and -) are züi (imal shown schematically with two different positions of rest of the rotor 1, which are indicated by arrows 1- q (, t, oriche die Show the direction of his fat, net field. With the # av i..etri. ## chen Aufbz3u the btit (irpc) l (2nd and 31stJneRuhe "ge, in w (-Icher the arrow is parallel to the arrows #, and which indicate the stator field and with the dashed, unchecked Yl center line together with .. (- not applicable, excluded. The Komi. # IutieruhgLvorrichtung is designed such that when connecting this device and the motor to (ine Gloich- voltagesl, eiaequelle always the same of their two switching elements first conductive so that the current through this element and through the excitation winding (e.g. 5) that is closed Magnetic flux indicated by arrow 01 through the stator and the rotor ore (, ut. U As shown in Fig. 3 , the commutation contains device two Johaltelemente 7 and 8 in the form of Krafttr-.inuis- gates of the 1, rp type, in whose res1, ective collective 1 - cise the pathogen 5 and 6 of the engine are included. Each of these Pransi-Loren we, 1 by a corresponding transistor 9 resp. 10 controlled by the nvn type, the collector of which has a current limiter zurl, ..; 4iderstu-nd 1 1 b, --- w. 12 connected to its base electrode is. The base electrode of the control transistor, 9 is connected to the Collector les control transistor 10 about vain, with respect to his B - tsi-current in-blocking diode 13 coupled while the base, # tr # ie of the control door transistor 10 via a coupling resistor sttnd 15 is connected to a Stc, uerwick 14. The control winding 14 is on the yeh 4 of the statcr of the motor on ..- and so with the excitation windings 5 and 6 and with the magnetic circuit of the Yotors copied, so that .; the transistor 10 and sor # it the Komii.utie- rungsvc - t-direction -, - -by the changes in this magnetic circuit through- setting flow and oomit the position of the rotor 1 is controlled. If the commutation device would be a common rectangular kil, -). nniings- "pner-I_tc-ir, e.g. a bistable 1. '., ultivibratorg of each be tilted by the voltage induced across the winding 14 d, i - de, then the direction of rotation of the rotor 1 would start after connection -lie Sieisesl-annung Iavon -.ibhängrni which Jer Öch-Ittransistoren 7 uni 8 becomes # Irut leading. With the depicted compassion direction this Unjewis,. # heitsf "Ator will be eliminated by that Switching trin: 3istcr 7 norin; il (r # reiuE "is conductive. And thus after the iinochliessen first becomes conductive. This is achieved by 9 daso the base electrode of the corresponding control transistor 9 via a Wideistand 16 with the 1, positive KleLii., Ie the Vf-rbunien istg so this transistor is usually - :( it (# n, 1 and a Forward current via its emitter-Kollfktorstr (-uKe and the resistor 11 is fed to the base electrode of transistor 7 during the base electrode of the other control terminal, ini-istorG l .; About the Control winding 14 and the resistor lj connected to (m 1-1-litter --3ty sz this transistor normalerwei, 3e gt-fI, (rrt IGT In overall. blocked transistor 10 is the switching transistor, r # is equal to sensed, because no confusion., trom over "ir. Di U 13 after his Base electrode can iliessen. Is the rest position of the Rc-tor 1 at Gch! IE,:., - en tinfo Sieiseschalter: 3 17 about ihf in the left picture ler Fi.-. 29 9 will the rotor in the left or positive direction of rotation, dah heij;, ty in a clockwise direction, accelerated, -et; backward direction under the influence of the 5 * 1> - (- len conductive Switching transistor 7 generated Stutorfüldes 01. JibeL #ur Switching transistor 8 first of the'but the 14 testified SI-annung in the geo. voltage controls the Steuertr-moistor 10, in the blocking direction. As a result of his But inertia exceeds the rotor 1 the neutral position in which its field vector 7 is parallel to the field vector 01 of the stator # t-1 and in the same Ri . attention (after Ünten) shows. The control voltage Its sign then changes over winding 14 * and ste # -. T "rt 4th Transistor 10 in the forward direction so that this Trunsiotor and thus the switching transistor 8 also become conductive. The current through this transistor and through the excitation winding 6 beivirl-t n-in one Reversal of the direction of the stator field, alas, the switching tranaistor 7 t, 1c "ichzeiti, #; is blocked because the base electrode of the Control transistor 9 via the diode 13 and the collector-emitter path of the control transistor 10 is placed in the potential of its emitter. The Staiürfrld is now in the direction indicated by the arrow 02 . indicated direction and accelerates the rotor 1 further in the positive Ric "- # tunti according to the LaE; ep in which his field ejector j- senI. right pointing upwards. The Rctor 1 of the motor starts and turns WE4ter in the positive direction. Wen: z, on the other hand, the rotor 1 begins' * tn #; licli roughly in the im right picture ler Fi,;. 2 (n Ruhelaje liet; ';, is he through the first in those stut (rfeld in the right wing accelerated in the negative direction towards the next position, in der sein V (ktor # sen # .re-olit down zei, # t. The bf, iii exceeding voltage generated in this position via the control winding 14 but the opposite polarity and controls transistor 10 in Direction of opera, so thatj k (-a Koi -: - utation takes place: d (r Ihrtcr -1 is held in the neutr-zlcn L-ic; e. The rotor does not start up not even in the case of a re-attempted switch on lc "j S" -hzi.Lters 17), unless the R tr 1 to- next, for example hand, in the rest position of the linear image in FIG. 2 to be led. According to the invention, this difficulty is tronijche M.ittel eliminated. To this cr.-. The purpose is the Komi..ut -, - # r- The device is provided with a pure start-up circuit that has an RC network contains, dae, ius a capacitor 18 and resistors 19 and 20 exists and with the help of which bein, - Connect # 3s of the motor to the Supply source rz, via the 3 switch 17 of one of the switching transistors 7 and 8 is temporarily made conductive. As a result, the Rotor 1, depending on its original rest position in a or in the other direction of rotation in one of the current through it Schalttr-insijtcr G corresponding starting position. After that he runs in one by the n # m l (-conducting and ncr., usually leading switching tra-ns-istc r ( note, - th direction of rotation an. If the rotor is 1 uri #, 1, rünjlich in the in the lin. En Bill der Fi .. 2 illustrated liL #, htlzibe befiniet, bew (#. T ei- be first in Icr ne, ativen Richt-int, - to a ier Ri # -htun, ies Feldvfk; oro #, corresponding location. #. 'it Jci-. About the 1-1 un, 1 20, the base emitter circuit of one .ii; tcrzs 21 ani iie j31iois-Ei., itterstrr # ck, (, des 10 flowing landestroin of the condenser l- : Mch ätG ; #tator field 0., because the lfilfstr # insistor 21 Mf z (inen -tand 22 dce. "is erroneous. The Tr- # nsiutoren li and would d r E 'e t; coi (rrt and 1i (# Tr- # n;,. L., toren ) and 7 become i (, it (# n #! q wr # bei % .- ieder rin ititorfcl, i 01 erznuct, dis den Rctor 1 #, ieder in the positive direction described, in the 1, positive direction wciterb (, - w (: L; t. If the Rctf, r 1 ursir, »I.ng.Lich #n is in the right Image of Fij. 2 dargesteliten La #; ey s (he is at -. The schtiltero 17 vom FelLL 029 that through the lost Ultni-Li, Ä # I, # i: # fart Gtroiiral-ulG is generated by the pathogen wic # lun .. ü , in ler nega- tive rotation is accelerated and in lie in the line picture in fig. 2 Shown resting places lead from wricher-erg as above boocl #, rlJt-beng in the opposite positive direction. The direction of rotation of the RotE # r2 1 i, -5t thus bfotii-.ii: t and er runs independently of its ursi) low level of rest; c in this t ... ng on. But if the load becomes too high, the torque becomes too high P eo can only be brought to a standstill in this way with certainty can be startedg that the switch 17 utiterbr (, chen and closed again Of course, numerous rejections are possible. Inabeson- other kings the excitation winding D and o through (one other Excitation winding can be replaced with Gder without center tapping and can # change the starting and turning direction of the rotor, for example Gütrde # ng that the excitation windings #) and 6 or that the connections the control winding 14 'are interchanged. Figures 4 and 5 show a second embodiment in which the motor shown in Fig. 4 with a permanent magnetic Rct, .r 11 is provided with four alternating PLI's during each Pole dcs statcrs divided into two L; Ieiclinamige poles 29 21 and 393 ' respectively is that together, in .., # en form an inker with four alternating poles p , iie are connected to one another by a single yoke 4. This Yoke only carries a single Eri-eger ", ic'-ung 5 and the tax aickiung 14. The communication device of Fig. 5 is such cinge # aligns the exciter winding 5 with a current alternating iiicf.t "ine can feed. gates 1 _and zjl of opposite conductiveP.eitstyl.en, di (- in a unilateral GoCentactoelline recorded -. en sinl. The #, np- Transistor ( is normally 1 * over its base resistor 11 in conductive state kept and the npn transistor oil 'is normal- blocked by a base emitter stand 15. The pathogen winding 5 i2t in series.Lat a capacitor 23 relatively high capacity between one (+) of the Sl; ice terminals and the Kollc: ktoren d (r.Tr-tnii. # Gates 7 and bl switched on, while the Control winding 14 connected to the other (-) supply terminal and with the base electrode of transistor 89 via the base resistor stood l ', and a dinde 25 and with the base electrode of the tranpis- tors 1 via the resistor 15 and a capacitor 24 is coupled. The Di (de 25 increases the control voltage threshold of the transistor Ulg jo dasu the latter not conducting (nd isg before transistor 1 is blocked eats. The commutation device according to FIG. 5 is from ciner Starting device 18-22 similar to that of Fig. 3 provided with the only difference, that this issue is now immediate , is connected to the Baois electrode of the ntpn switch; insistfrs 81 . The moto: # of Fig. 4 with the commutation device and Anla: -; uu, -, - alting according to Fig. 5 works in the same way as the motor of Fig. 1 with Icr commutation device, # and Jer An lassachaltung na (-'- Fig. 3. Although the described commutation devices The starting circuit can contain transistors as switching elements according to the invention also with other types Komi .-. utieruni,; L-devices be provided, for example with Kommutierungsvorrichtunt; s, the controlled Rectifiers in particular controlled semiconductor rectifiers or pn1, n-trinsistors d (gate-controlled switehes) as switching elements keep. Furthermore, these commutation devices can be on a other than the manner described depending on the situation of the rotor can be controlled e.g. with the help of a small one from the rotor permanent auxiliary magnetesis driven by the motor Starting circuit for a brushless direct current r.otor with a permanent a "net-.schen rotor and one, with an exciter winding v. roehenen itu'.cr, w (Lolie -an two alternating heads ati, 1-c #,! 3chil # .3sen -Ljlv, ilie, one of the changes to the LaL; e LIcu Rutc-rj jc; z3t (, # ucerte Kor., I..utiei7Lingz3vcrriciitun, # .- blijen, thereby Iaso you a RC -lletz, .i ("rk entIV-111, ZU with les -. En help a certain, i..th of the # 3chaltf - elements irr b # irfi; li-i. #> chlies, 3rd of the motor on (ine Gieichop - naungsspeisequelle zeitw (-i # eiten, 1 "c; rr # t" ht wirl, so Ial; s the rotor of the motor in -a Ruhel-iCen in - (, iner of in the --i! Ideren DrE! ii # iulitkint, - in the element left through the river zitai-tla,; c. - "- lan #; t, and then all in one go leitend werlenie #,! (i.; ent Drehri-htunt; -in runs. 7-. ichaltiun.- after #tn -, rucl #. 1 for E-iii, -n 1.-c-tr rit a com- i # .it two «.jc '., - alttrtrisistcren, of which im a Vcrw * ii # tsb-t --- isviiapension nor-z - # -. albeit conductive t; ch-ilten and at the Lc-itent4orien ie.s other sch # .ilttrinsistcrs g wcb (, i licsci, second Sch - ilttrinsist (-r by a through the changes in the generated voltage are controlled , i, -ii, irc). j (, - (- n.-izc-ichnet, dasu the RC network. in such a way - # nj i; -1., iaso 1, # r second switching transistor of the communication device d.-i by temporarily leading somebody i won't. U Circuit naoh Anopruch 29 by c; ekennzei (-hnet, daso Blow RC-nr-tzwerk -from the 'but the Sieisek.lei..i .-. En ler Komr.utierungs- device in series connection of a capacitor 39 a and the one normally blocked tc-a auxiliary trar: # u-ist ro insists, wclici Ier Koilektor-Emitterkreis di ( jes to cineri 1-ar, -. il # el jesci: a.Ltet is in which

Claims (1)

Aenderungen des Statorflusses entsprechende Spannungen erzeugt werden 4. Schaltung nach Anspruch 2 oder 39 dadurch gekenn- zeichnet, dass die Steuerspannung Mr den zweiten'Schalttransis- tor in einer auf dem Stator angebrachten Steuerwicklung erzeugt wird. 50 Schaltung nach einem oder mehreren der vorstehenden An- sprüche, da.iurch gekennzeichnet, dasa jedes der Schaltelemente der Kommutierungsvorrichtung Uber einen entsprechenden Verstärkertran- sistor gesteuert wird.
Changes in the stator flux corresponding voltages are generated 4. Circuit according to claim 2 or 39 characterized shows that the control voltage Mr corresponds to the second 'switching transistor tor generated in a control winding mounted on the stator will. 50 Circuit according to one or more of the above Proverbs, characterized by that each of the switching elements of the Commutation device via a corresponding amplifier transfer sistor is controlled.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2806595A1 (en) * 1978-02-16 1979-08-23 Danfoss As CONTROL CIRCUIT FOR A SELF-STARTING ELECTRIC MOTOR
EP0060143A1 (en) * 1981-03-10 1982-09-15 Ford Motor Company Limited Electrical motor

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