..,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