DE1964229A1

DE1964229A1 - Buerstenloser Gleichstrommotor

Info

Publication number: DE1964229A1
Application number: DE19691964229
Authority: DE
Inventors: Masateru Kuniyoshi
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1968-02-15
Filing date: 1969-12-22
Publication date: 1970-07-09
Also published as: JPS4836289B1; SE352496B; GB1289484A; US3612973A; JPS4841330B1

Description

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER· D. GROSSE

DÜSSELDORF 1 0 · H O M B E R G E R ST R ASSE 5 18.12.1969

bh.bi - E 1 -

TOKYO SHIBAURA ELECTRIC CCbLTD.,, Kawasaki-shi/JAPAN

Bürstenloser Gleichstr onmotgr

Diese Erfindung befaßt sich mit einem bürstenlosen Gleichstrommotor, sie befaßt sieh insbesondere aber mit einem verbesserten Thyristor-Wechselrichter, welcher statt eines ireshanischen Kommutators oder Stromwenders als ein statischer Schalter bei dem Motor Verwendung finden soll.

Wegen der spezifischen Vor"eile₄ beispielsweise der leichteren Wartung, weil Bürsten und Kommutator nicht verwendet werden, sowie wegen der größeren Zuverlässigkeit der Thyristoren, welche statt der Bürsten und Kommutatoren eingesetzt werden, werden in jüngster Zeit bürstenlose Gleichstrommotoren in άοη verschiedensten Ausführungen entwickelt. Was den technischen Bereich der bürstenlosen Gleichstrommotoren betrifft, so ist jedoch noch ein wichtiges Problem zu lösen= Dieses Problem betrifft die Umschaltung oder Kommutierung bei einem mehrphasigen Thyristorschalter oder bei einem mehrphasigen Thyristor-Wechselrichter, welcher von einer elektrischen Gleichstromquelle aus in einer vorbestimmten Sequenz auf die Mehrphasenwicklungen einwirkt, die längs einem Mehrphasenband oder längs Mehrphasenbändern auf dem Ständerkern angeordnet sind.

Es dürfte bekannt sein, daß es zwei repräsentative Kommutierungsverfahren gibt: die natürliche Kommutierung und die Zwangskommutierung. Die natürliche Kommutierung nutzt die während der Umdrehung des Motors induzierte Spannung einer Wicklung und hat dabei den Vorteil, daß sie dazu

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keiner besonderen Konunutierungs vorrichtung oder Stromwendevorrichtung bedarf. Der Nachteil dieser natürlichen Kommutierung liegt jedoch darin_s daß es dann nicht zu einer zufriedenstellenden Kommutierung kommen kann» wenn der Motor aus dem Stillstand heraus angelassen wird oder einer größeren Belastung unterworfen ist. Wird andererseits aber bei einem mehrphasigen Wechselrichter die Zwangskommutierung gewählt, dann ist unbedingt ein Kommutierungskondensator oder ein Umschaltkondensator, v/elcher mit einem Kommutierungskreis oder einer Kommutierungsschaltung verbunden sein muß, vorzusehen. Durch die Zwangskommutierungsschaltung wird die in den Wicklungen des Motors gespeicherte Kommutierungsenergie durch den ihr nacheilenden Strom absorbiert} die gespeicherte Aufladung wird dann entladen, um den Thyristor, welcher abgeschaltet werden soll, an eine entgegengesetzt gerichtete Vorspannung zu legen. Bekannt sein dürfte, daß je größer der dem Motor aufgeschaltete Belastungsstrom ist, um so größer auch die Kapazität einer jeden Kommutierungsvorrichtung sein muß. Diese Kapazität muß natürlich dann für einen größeren Wert ausgelegt sein, wenn der Motor angelassen wird, damit ein Ausbleiben der Kommutierungsvorgänge wegen der stärkeren Ströme, die beim Anlassen des Motors aufkommen können, verhindert wird. Im allgemeinen hat jedoch der Motorstrom während seiner normalen Laufperiode nur relativ kleine Amplituden oder Nennwerte, welche mit den stärkeren Anlaufströmen und den Strömen unter schwereren Belastungsbedingungen nicht verglichen werden können. Daraus ergibt sich dann, daß der Zwangskommutierungskreis oder die Zwangskommutierungsschaltung für gewöhnlich mit einem Kondensator ausgerüstet sein sollte, welcher eine im wesentlichen größere Kapazität

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besitzt. Dies führt aber wiederum unvermeidbar dazu, daß die Vorrichtung des bürstenlosen Motors in den Abmessungen größer sein wird, damit aber dann auch teuerer.

Diese Erfindung zielt deshalb darauf ab, einen bürstenlosen Gleichstrommotor zu schaffen, bei welchem die beiden vorerwähnten Kommutierungsmethoden wirkungsmäßig derart miteinander verbunden sind, daß die hinsichtlich dieser Kommutierungsmethoden beschriebenen Nachteile wirkungsvoll vermieden werden.

Im Rahmen dieser Erfindung ist, ein als Brückenschaltung ausgeführter Wechselrichter mit einer Reihe von Thyristoren vorgesehen. Dieser von einer Stromquelle aus mit einer veränderlichen Gleichspannung gespeiste Wechselrichter hat die ihm aufgeschaltete veränderliche Gleichspannung in eine veränderliche Viechseispannung umzuformen. Zu dieser Erfindung gehört auch ein Elektromotor mit Mehrphasenwicklungen, die auf einen Statorkern gewickelt sind und deren Ausgänge jeweils mit den Ausgängen des Wechselrichters verbunden sind. Zum Motor gehört auch ein Rotor, welcher mit dem Stator magnetisch verbunden ist und eine Gleichstromerregungsvorrichtung besitzt, desgleichen auch eine Vorrichtung, mittels der zur Erzeugung der aufeinanderfolgenden Gittersteuerungssignale für den vorerwähnten Wechselrichter die jeweilige Winkelstellung des drehbaren oder umlaufenden Rotors bestimmt und gemessen wird.

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Die Eigenschaften und Ziele dieser Erfindung lassen sich besser verstehen« wenn dazu die nachstehend gegebene Beschreibung und die dieser Patentanmeldung beiliegenden Zeichnungen zu Hilfe genommen werden· Im einzelnen ist:

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild oder ein Wirkschaltplan für eine in den Rahmen dieser Erfindung fallende Ausführung des bürstenlosen Gleichstrommotors ·

Fig. 2 sind Wellenformen der Hauptthyristorströme, der

Phasenspannungen und der Inerphaeenepannungen oder Zwischenphasenspannungen in einem als Brückenschaltung ausgeführten Dreithyristoren-Wechselrichter.

Fig. 2 zeigt die aufeinanderfolgenden Gitterimpulse für einem jeden der Hauptthyristoren, welcher zu dem als Brückenschaltung ausgeführten Thyristor-Wechselrichter gehört.

Fig. 2 zeigt einen Teil der gleichen Wellenformen, diese jedoch gegenüber Fig. 2A unter einer größeren Belastung.

Fig,2D zeigen die Gitterimpulse für die Hilfsthyristoren oder die zusätzlichen Thyristoren, welche jeweils in einer Zwangskommutierungsvorrichtung dieser Erfindung verwendet werden. Fig. 2E steht dabei für die Wellenformen der Ausgangsspannungen eines Dreiphasen-Völlwellenwechselrichters, welche zeitlich den Fig. 2A, 2B, 2C und 2D entsprechen. Fig. 2F zeigt die Wellenformen der Ausgangsströme, welche in gleicher Weise den Fig. 2A, 2B,. 2C und 2D entsprecherfiO9828/12S1

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Fig» 3 zeigt ein schematisches Schaltbild oder einen Wirkschaltplan für eine andere Ausführung des Erfindungsgegenstandes·

Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, besteht der mit der allgemeinen Hinweiszahl 10 gekennzeichnete Dreiphasen-Wechselrichter aus den sechs Hauptthyristoren Sl, S2, S3, S4, S5 und S6, welche jeweils in der gezeigten Art in die Brückenzweige geschaltet sind* Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die in jedem Brückenzweig verwendete Anzahl von Hauptthyristoren bestimmt wird durch die maximalen Spannungsamplituden bzw. durch die maximalen Stromamplituden, welche zum Wechselrichterkreis oder zur Wechselrichterschaltung addiert werden können. Damit veränderliche Gleichspannungen auf den als Brückenschaltung ausgeführten Dreiphasen-Wechselrichter geschaltet werden können, ist ein als dreiphasige Brückenschaltung ausgeführter Gleichrichter 11 vorgesehen, dessen sechs Thyristoren für eine Dreiphasen-Vollweggleichrichtunt geschaltet sind. Ein jedes in jeden Brückenzweig des Sieichrichters geschaltetes Element der Thyristoren kann natürlich mit in Seihe oder parallelgeschalteten Thyristorsäulen versehen sein, welche auf die Stromamplituden bzw· auf die Spannungsamplituden, die zu behandeln sind, ansprechen. Die Wechselstromeingänge der Gleichrichterbrücke 11 sind über die drei Leiter 12 auf eine Wechselstrom-Spannungsquelle mit einem relativ konstanten Spannungswert geschaltet. Der positive Gleichrichterausgang ist über eine Glättungsdroseel 13 und einem Leiter 14 auf den positiven Eingang des Wechselrichters geführt, während der negative Gleichrichterausgang in einer ähnlichen Weise über einen Leiter 15 auf den negativen Eingang des Wechselrichters geführt ist.

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Ein mit der allgemeinen Hinweiszahl 16 gekennzeichneter Elektromotor besteht aus einer stationären Mehrphasen-Ankerwicklung oder aus einer im Stern geschalteten dreiphasen Wicklung 17, aus einem als Permantenmagneten ausgeführten Rotor 18 sowie aus den beiden Positionsmeßfühlern oder Drehwinkel-Positionsmeßfühlern 19 und 20, welche auf einr Verlängerung der Rotorachse montiert sind. Um die Beschreibung zu erleichtern, ist die Ankerwicklung als in Sternschaltung ausgeführt dargestellt, sie kann jedoch auf Wunsch auch im Dreieck geschaltet sein. Die Anzahl der zu dieser Wicklung gehörenden Phasen muß der des Wechselrichters entsprechen. Wenn auch ein als Permanentmagnet ausgeführter Rotor verwendet worden ist, so ist doch leicht einzusehen, daß dieser Rotor von einem kammförmigen Rotor oder von einem kupplungs- SLVtigen Rotor _s welcher aus dem A ifsinanderschichten dünner aus gewöhnlichem Magnetmaterial bestehenden Bleche entsteht oder hergestellt wird und mit zumindestens einer der ihm zugeordneten Erregerspulen versehen ist, ersetzt werden kann. Die beiden Winkel-Positionsmeßfühler 19 und 20 sind in der herkömmlichen Weise ausgeführt, beispielsweise als rotierende induktive Impulsgeneratoren bekannter Ausführung, welche im Ansprechen auf die vom Rotor während seiner Umdrehungen eingenommenen Winkelpositionen aufeinanderfolgende elektrische Impulse erzeugen.

Aus Gründen, welche noch erklärt werden, ist zwischen einem jeden der vom Winkel-Positionsmeßfühler 19 erzeugten Impulse und einem jeden der vom Meßfühler 20 erzeugten Impulse eine vorgegebene und vorbestimmte Phasenverschiebung vorhanden. Erzeugt beispielsweise der Winkel« Positionsmeßfühler 19 einen jeden der Impulse bei einem

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voreilenden Winkel ^o, dann erzeugt der Winkel-PositionsmeÄfühler 20 einen jeden der Impulse bei einem voreilenden Winkel von }ζ - }fo, d.h. bei einen voreilenden elektrischen Winkel, welcher um γο hinter ^ nacheilt.

Die vom Winkel-Positionsmefifühler 19 ausgehenden Impulsfolgen werden einer Gittersteuerung 21 zugeführt« welche ihrerseits wiederum in einer vorgegebenen oder vorbestimmten Reihenfolge Gitterimpulse jeweils auf die in der BrUckenechaltung 10 befindlichen Hauptthyristoren schaltet. Aus einem später noch zu klärendem Grunde ist andererseits wiederum auch eine zweite und'separate Gittersteuerung 22 vorgesehen, auf welche die vom Positionsme&fühler 20 ausgehenden Impulsfolgen aufgeschaltet werden.

Soll der als Brückenschaltung ausgeführte Wechselrichter 10 nur eine natürliche Kommutierung herbeiführen, dann würden sowohl die Gittersteuerung 21 als auch eine mit der allgemeinen Hinweiszahl 23 gekennzeichnete Zwangskommutierungsvorrichtung nicht vorhanden sein. Im Rahmen dieser Erfindung sind aber sowohl die Gittersteuerung und die Zwangskommutierungsvorrichtung aus dem nachstehend erwähnten Grunde beide notwendig.

Zur Zwangskommutierungevorrichtung 10 gehört eine dreiphasige Gleichrichter-Brückenschaltung 24, deren sechs Dioden Dl, D2, D3, Dt, DS und D6 zu einer dreiphasigen Vollweggleichrichter-Brückenschaltung geschaltet sind. Ein jeder Wechselstromeingang der Brückenzweige ist jeweils laut Darstellung mit einem jeden Wechselstromausgang der Hauptthyristoren-Brückenzweige verbunden. Ein jeder Phasenarm der Thyristorbrücke 10 ist darüber hinaus mit einem jeden Anschlu&punkt oder einer jeden Anschlußklemme

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einer jeden Phasenwicklong dee Elektroaaotores 16 elektrisch verbunden. Zur Erleichterung der Beschreibung sollen die Phasenwicklungen des Motors jewe.ils als Phasenwicklung U, als Phasenwicklung V und als Phasenwicklung W bezeichnet werden. Diese Phasenwicklungen sind jeweils derart in einer Winkelposition zueinander angeordnet, daß zwischen jeder Phase eine Phasenverschiebung vorliegt* welche einem elektrischen Winkel von 120° entspricht. Der positive Ausgang der Diodenbrücke 2k wird über einen Hilfβthyristor 25 - und zwar in Durchlaßrichtung dieses Hilfsthyristors 25 - auf eine Klemme eines Kondensators 26 geführt, während der negative Ausgang der Diodenbrücke 24 über einen anderen Hilfsthyristor 27 - und zwar in Sperrichtung dieses Hilfsthyristors 27 - auf die andere Klemme des Kondensaore 26 geführt wird. Die beiden Hilfethyristoren 25 und 27 werden von der Gittersteuerung 22 gesteuert.

Zur Vereinfachung der Wiedergabe ist in den Zeichnungen zwi« sehen den Gitterelektroden der Thyristoren und den Gittersteuerungen 21 und 22 jeweils nur ein Leiter dargestellt. In der Praxis sind natürlich jeweils für die Thyristoren mehrere voneinander unabhängige Steuerleitungen vorgesehen.

Eine in der angegebenen Polarität geschaltete Diode 28 verbindet die eine Anschlußklemme des Kondensators 26 mit dem positiven Eingang des Wechselrichters 10. In ähnlicher Weise ist über eine andere Diode 29, welche in der angegebenen Polarität geschaltet ist, die andere Klemme des Kondensators 26 mit dem negativen Eingang des Wechselrichters 10 verbunden. Damit aber wird der Kondensator 26 von den Ein-gangen des Wechselrichters über die beiden Dioden 28 und 29 mit der angegebenen Polarität aufgeladen.

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Zum Verändern der Motordrehzahlen oder der Motorgeschwindigkeiten kann der Eingangsspannungswert für den Wechselrichter aber verändert werden, dementsprechend können die Amplituden der am Kondensator vorliegenden Spannungsaufladungen so klein werden, daß sie, wie dies nachstehend noch beschrieben wird, für eine Zwangskommutierung nicht genügen. Um diesen Nachteil abzustellen, ist eine zusätzliche Gleichspannungsquelle 30 vorgesehen, welche über einen in Reihe geschalteten Wider- * stand 31, dessen Widerstandswert relativ hoch ist, die die minimal erforderlichen Spannungsaufladungen für den Kommutierungskondensator abgibt. Für den nachstehend beschriebenen Zweck ist eine Reihenschaltung aus einem Hilfsthyristor 32 und aus einer Drosselspule 33 vorgesehen.

Es wird angenommen, daß während des Betriebes der Wechselrichter 10 an seinen Ausgängen eine Dreiphasenstrom-Ausgangswechselspannung erzeugt, durch welche die Dreiphasenwicklung 17 des Motors 16 vom Wechselrichter dazu veranlaßt wird, den als Permanentmagneten ausgeführten Rotor 18 in Umlauf zu versetzen, und zwar in eine Richtung, (

welche einer vorgegebenen oder vorbestimmten Phasenrotationsfolge in der zuvorerwähnten Stationärwicklung 17 entspricht. Die zu dem als Brückenschaltung ausgeführten Wechselrichter 10 gehörenden sechs Hauptthyristoren Sl bis S6 werden in der vorerwähnten Reihenfolge nacheinander eingeschaltet, weil über die Gittersteuerung 19, der die gesteuerten Impulse vom Winkel-Positionsmeßfühler oder vom Winkelaufnehmer 19 aufgegeben worden sind, Gitterimpulse aufgeschaltet werden. Es ist leicht zu verstehen, daß die Motordrehzahlen oder die Motorgeschwindigkeiten durch Veränderung der Wechselrichter-Ausgangsspannungen

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verändert werden können, wobei die Wechselrichter-Eingangsspannungen, d.h. die Ausgangsspannungen des als Brückenschaltung ausgeführten Gleichrichters 11 dadurch gesteuert und geregelt werden, daß die Zündphasen oder Einschaltphasen der Thyristorgitter in dem vorerwähnten als Brückenschaltung ausgeführten Gleichrichter 11 gesteuert und geregelt werden.

Um das Verstehen dieser Erfindung zu erleichtern, soll zunächst einmal die Art der natürlichen Kommutierung durch den Wechselrichter 10 beschrieben werden. Bei dieser Erklärung und Beschreibung wird auf die mit Fig. 2 wiedergegebenen Wellenformen verwiesen.

Fig. 2A zeigt für einen Dreiphasen-Wechsslstromkreis oder für eine Dreiphasen-WechseIstromschaltung die Beziehungen zwischen den Phasenspannungen Vu, Vv und Vw und den Zwischenphasenspannungen Vuv, Vvw und Vwu, desgleichen auch die jeweils bevorzugten Stromdruchgänge in den Hauptthyristoren Sl bis S6. Fig. 2B zeigt die Gitterimpulse für einen jeden der Hauptthyristoren, welche diese Zünden und Einschalten, und zwar nacheinander. Zu erkennen ist, daß die Gitterimpulse, welche mit Fig. 2B dargestellt werden, von einem Winkel-Positionsmeßfühler 19 über die Gittersteuerung 21 aufgeschaltet werden, und zwar zu einem Zeitpunkt, an welchem die jeweils einander benachbarten Phasenspannungen im wesentlichen einander gleich sind. In der nun folgenden Beschreibung kann auf diesem Zeitpunkt als den Kommutierungspunkt oder die Kommutierungszeit Bezug genommen werden.

Es sei angenommen, daß dann, wenn der mit der voll ausgezogeaan Pfeillinie gekennzeichnete Strom Iv durch die Wicklungen in den Phasen U und V der Ständerwicklung 17 des Motors

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fließt, es erforderlich ist, den Strom auf die Phasen U und W umzuschalten, damit er durch diese Phasen fließen kann· In dem zuerst genannten Fall befinden sich die Hauptthyristoren Sl und SS beide im eingeschalteten Zustand oder im Durchlaßzustand. Deshalb muß der Hauptthyristor S6 zu einem Einschalten veranlaßt werden. Zu diesem Zweck wird, wie dies aus Fig. 2B zu erkennen ist, auf das Gitter des jetzt in den Durchlaßzustand zu schaltenden Hauptthyristor S6 zu einem Zeitpunkt t* ein Gitterimpuls aufgeschaltet* Dieser Zeitpunkt t. entspricht dem Punkt, an welchem die Zwischenphasenspannungen Vuw und Vwv gleiche Amplituden haben und an dem die Phasenspannung Vw gleich Null ist. Damit aber wird zum Zeitpunkt t- eine sogenannte Kommutierung derart begonnen, daß Iv allmählich kleiner wird, kwährend Iw allmählich größer wird. Wenn dies geschieht, dann veranlaßt die Kommutierungs· spannung, welche, wie dies aus der schraffierten Fläche zu erkennen ist, aus einem Teil der Zwischenphasenspannung Vwv besteht, daß aber den Thyristor S6 der Thyristor SS gegen seine Durchlaßrichtung an Vorspannung gelegt und mit seinen Trägern schnell ausgeschaltet wird. Der mit einer voll ausgezogenen Pfeillinie gekennzeichnete Strom wird gleich Null, während der andere Strom, der Strom Iw₁ wie dies aus der gestrichelt wiedergegebenen Pfeillinie zu erkennen^ist, auf eine vorgegebene Amplitude ansteigt, welche durch die Spannungen der Gleichstromquelle, durch die Impedanz des Motors sowie durch die Impedanzen der anderen Stromkreiselemente bestimmt wird. Wie aus Fig. 2A klar zu erkennen ist, werden bei der natürlichen Kommutierung die Amplituden der Kommutierungsspannungen, wie dies mit der schraffierten Fläche ausgewiesen ist, durch die Amplituden der Zwischenphasenspannungen bestimmt und festgelegt. Dementsprechend haben die Amplituden der Kommu-

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tierungsspannungen dann* im wesentlichen konstante Werte, wenn die Zwischenphasenspannungen im wesentlichen konstant sind.

Damit aber wird, wenn es bei einer relativ konstanten Stromquellenspannung nicht zu einem stärkeren Anstieg in den Belastungsströmen des Motors kommt, der Wechselrichter 10 seine Funktion in zufriedenstellender Weise und ohne Kommutierungsfehler wahrnehmen. Die nun folgende Kommutierung wird zwischen den Strömen Iu und Iv dadurch vorgenommen,dtß zu einem Zeitpunkt t« der Thyristor S2 einen Gitterimpuls aufgeschaltet erhält, wodurch der durch den Thyristor Sl fließende Strom Iu gleich Null wird, während der durch den Thyristor S₂ fließende Strom Iv_r wie dies aus Fig. 2A und Fig. 2B hervorgeht, auf die . zuvor erwähnte vorgegebene oder vorbestimmte Amplitude ansteigt.

Wie bereits zuvor erwähnt, kommt es während der natürlichen Kommutierung für den Wechselrichter zu einer Schwierigkeit. Wird die Eingangs-Gleichspannung für den Wechselrichter auf einen relativ konstanten Wert gehalten, dann wird auch die Ausgangs-Wechselspannung auf einen ähnlich relativen konstanten Wert gehalten, und es wird angenommen» daß dem Verbraucher oder dem Motor 16 im Ansprechen auf eine plötzlich stärkere Belastung stärkere Belastungsströme zugeführt werden. Ein solcher Belastungszustand ist mit Fig. 2C wiedergegeben. Aus dem, was bisher gesagt worden ist, ist leicht zu verstehen, daß wegen der unveränderten Wechselspannung des Wechselrichters die Kommutierungsspannungen nach der Kommutierung aus der Phase V in die Phase W eine relativ konstante Amplitude haben werden. Diese Kommutierungsspannung ist gleich jener bei Fig. 2A und im wesentlichen gleich jener von Fig. 2A als eine schraffierte Fläche wiedergegeben.

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Im Vergleich mit Fig. 2Ä ist aus Fig. 2C zu erkennen, daß die Überlappungswinkel zwischen den aufeinanderfolgenden Kommutierungsströmen während der Kommutieruengsperiode der Zeit dann größer werden, wenn die Amplituden der Belastungsströme größer werden. Weil die Zwischenphasenspannungen, welche bei der Kommutierung wirksam werden, relativ konstante Werte haben, solange die Wechselstrom-Eingangsspannungen für den Wechselrichter relativ konstant sind, genügt die natürliche Kommutierung nicht mehr zum Abschalten des zuvor im Durchlaßstadium befindlichen Thyristors, und es kann zu einem Fehler bei der Kommutierung kommen, was dann wiederum zu einem Kurzschluß oder zu einem Kurzschließen in der Wechselrichterschaltung führen kann. Damit ist der für eine natürliche Kommutierung ausgelegte Wechselrichter durch die Kommutierungsfehler bei stärkeren Strombelastungen, welche dann aufkommen können, wenn der Motor angelassen wird oder schweren Belastungsbedingungen unterworfen ist, mit einem Nachteil behaftet.

Im Rahmen dieser Erfindung lassen sich die zuvor beschriebenen Nachteile dadurch vermeiden, daß der zuvor beschriebenen Schaltung für die natürliche Kommutierung eine einfache Zwangskommutierungsvorrichtung 23 hinzugefügt wird, wobei die Stromkreiselemente und deren Anordnung in der ZwangskommutierungsVorrichtung bereits besehrieben worden sind.

Eine Kondensator 26 wird normalerweise über die zu ihm in Reihe geschalteten Dioden 28 und 29 durch die am Eingang des Wechselrichters 10, am Gleichstromeingang des Wechselrichters 10, anstehenden Gleichspannungen aufgeladen.

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Für einen schwereren als mit Fig. 2C gezeigten Belastungszustand wird die nachstehende Überlegung angestellt. Wie bereits zuvor erwähnt, hängt für den Wechselrichter 10 der Kommutierungswinke1(K von der Zahl der Impulse ab, welche vom Positionsmeßfühler erzeugt werden. Der von ihm angenommene Winkel ist innerhalb des üblichen Belastungsbereiches für einen normalen Betrieb des Motors geeignet. Dieser liegt natürlich in dem Zeitintervall zwischen dem Zeitpunkt t. und dem Zeitpunkt, an dem die Zwischenphasenspannung Vwv gleich Null wird, wie dies mit Fig. 2A und Fig. 2C verdeutlicht wird.

Nach dem Aufkommen des schwereren Belastungszustandes wird die Kommutierung und das aufeinanderfolgende Einschalten der Hauptthyristoren deshalb schwierig, weil die Amplitude des durch den eingeschalteten Thyristors fließenden Stromes einen relativ höheren Wert hat und dessen Abschaltzeit verzögert auf die größeren Amplituden der Ströme anspricht, so daß die Abschaltzeit hinter dem Nullpunkt der Zwischenphasenspannung liegen kann, was dann wiederum zu einem Kommutierungsfehler führen wird« Der zweite Positionsmeßfühler 20 wird die separaten Winkelpositionssignale jedoch vorzugsweise noch vor dem Erreichen des Nullpunktes der Zwischenphasenspannungen auf die zweite Gittersteuerung 22 schalten oder weiterleiten.

Es sei nun angenommen, daß, wie aus Fig. 2C zu erkennen ist, die Kommutierung von der Phase V zur Phase W, also vom Strom Iv zum Strom Iw vorgenommen worden ist. Es ist also wie bei Fig. 1 vom Hauptthyristor S5 auf den Hauptthyristor S6 gewechselt worden, dabei ist zunächst einmal einer der von der Gittersteuerung 22 erzeugten Gitterimpulse auf die Gitterelektrode eines Thyristors 22

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geschaltet worden, um diesen Thyristor in den Durchlaßzustand oder Einschaltzustand zu bringen. Dies führt dann dazu, daß die in dem Kondensator in der angegebenen Polarität gespeicherten Aufladungen durch einen aus dem Kondensator 26, demThyristor 32 und aus einer Drosselspule 33, welche zueinander in Reihe geschaltet sind, bestehenden Schwingkreis oder oszillationskreis entladen werden. Wegen der Funktion des Schwingkreises erhält der Kondensator 26 gegenüber der angegebenen Polarität schließlich eine entgegengesetzt gerichtete Polarität. Wenn dies geschieht, dann ist oder wird der Thyristor 32 wegen der durch die nun umgekehrten Kondensatorspannungen entgegengesetzt gerichteten Vorspannung natürlich abgeschaltet. Der nächste Gitterimpuls, welcher auch von der Gittersteuerung 22 erzeugt wird, wird auf die Gitterelektrode eines separaten oder anderen Hilfsthyristors 25 geschaltet, so daß dieser Thyristor 25 in den Durchlaßzustand gebracht wird. Bei dem jetzt bestehenden Zustand des Wechselrichters 10 werden die Thyristoren Sl und SS gleichzeitig eingeschaltet und in den Durchlaßsustand gebracht. Der nun für den Kondensator 26 entstehende EntladungsStromkreis setzt sich zusammen aus der unteren Anschlußklemme des Kondensators, aus einer Diode 29, aus dem Thyristor SS, welcher sich im Durchlaßzustand befindet, aus einer zur Diodenbrücke 24 gehörenden Diode D2, aus dem Thyristor 25 sowie aus der oberen Anschlußklemme des Kondensators. Wegen der vorerwähnten Leitfähigkeit werden die vom Kondensator herkommenden Entladungsströme in entgegengesetzter Richtung durch den Hauptthyristor SS geführt. Werden die Amplituden des Rückstromes gleich den Amplituden des nach vorne gerichteten Stromes, welcher durch den Thyristor S5 geflossen ist, dann werden die durch den Thyristor SS fließenden Ströme gleich Null, woraufhin dann der Thyristor unter

Einwirkung der vom Kondensator 26 herkommenden entgegen-

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gesetzt gerichteten Vorspannung abschaltet. Zuvor aber werden die im Thyristorelement S5 enthaltenen leitenden Ladungsträger von dessen leitender Zone abgestoßen· Der zuvor erwähnte Vorspannungskreis, zu welchem auch der Kondensator 26 gehört, absorbiert auch die größere Kommutierungsenergie innerhalb der zur Ständerwicklung oder Statorwicklung 17 des Motors gehörenden V-Phasenwicklung. Nach der Absorption wird der Thyristor S5 bestimmt und sicher abgeschaltet. Es ist leicht zu verstehen, daß die zuvor beschriebene Absorption der Kommutierungsenergie mit einem Kondensator von relativ kleiner Kapazität erreicht werden kann, weil die Ladungspolarität des Kondensators sowie die Polarität der Selbstinduktionsspannung der V-Phasenwicklung jeweils die entgegengesetzten Richtungen mitnehmen.

Auf der anderen Seite ist zum Einschalten des Thyristors S6 ein Gitterimpuls auf die Gitterelektrode dieses Thyristors S6 aufgeschaltet worden. Damit aber ist die Kommutierung oder die umschaltung vom Thyristor S5 auf den Thyristor S6 unter den schwereren Betriebsbedingungen oder Belastungszuständen vollzogen worden·

Die Kommutierung oder die Umschaltung vom Thyristor Sl auf den Thyristor S2 wird in einer ähnlichen Weise durchgeführt, wie dies zuvor beschrieben worden ist. Zn diesem Falle ist der Kondensator 26 von der Gleichspannungsquelle aus, wie für den vorigen Fall beschrieben, mit der gleichen Polarität aufgeladen. Zunächst einmal wird der Hilfethyristor 32 von einem Gitterimpuls, welcher vom Positionsmeßfühler 20 erzeugt und von der Gittersteuerung 22 aus aufgeschaltet wird, eingeschaltet, damit die Ladungspolarität des Kondensators 26 im Hinblick auf die darge-

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stellte Polarität umgekehrt wird. Nun wird derThyristor 27 mittels eines vom Positionsmeßfühler 20 erzeugten und über die Gittersteuerung 22 aufgeschalteten Gitterimpuls eingeschaltet oder in den Durchlaßzustand gebracht. Die Spannungsaufladungen des Kondensators 26 werden am Thyristor Sl zu dem in Gegenrichtung durch denThyristor 27, durch eine Diode DH, durch den Thyristor Sl und durch eine Diode 28 fließenden Strom addiert» dabei wird der durch den Thyristor Sl fließende Strom auf Null verringert. Darüber hinaus wird der Thyristors! in entgegengesetzter Richtung an Vorspannung gelegt oder mit entgegengesetzter Poirität vorgespannt und dann bald abgeschaltet. Weil weiterhin ein vom Positionsmeßfühler 19 erzeugter und von der Gittersteuerung 21 aus weitergeleiteter Gitterimpuls der Gitterelektrode des Thyristors S2 aufgeschaltet wird, um diesen Thyristor einzuschalten, werden die Ströme des Wechselrichters vom Thyristor Sl auf den Thyristor S₂ übertragen. Das Abschalten der Thyristoren 25 und 32 wird in einer ähnlichen Weise durchgeführt, wie dies zuvor beschrieben worden ist, so daß eine weitere Erklärung ausgelassen wird. .

Es ist bereits schon darauf hingewiesen worden, daß, um den Motor mit veränderlichen Drehzahlen oder Geschwindigkeiten arbeiten zu lassen, die Ausgangs-Gleichspannungen des als Brückenschaltung ausgeführten Gleichrichters 11 vermittels einer (hier nicht wiedergegebenen Gittersteuerung) verändert werden. Dadurch wird veranlaßt, daß sich die Eingangs-Gleichspannungen des Wechselrichters ändern, wodurch sich dann wiederum auch die Ausgangs-Wechselspannungen des Wechslrichters ändern, so daß die Statorwicklung 17 durch veränderliche Wechselspannungen erregt und gespeist wird. Wird nun die für den Wechsel-

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richter bestimmte Gleichspannung oder die bestimmten Gleichspannungen unter einen bestimmten unteren Wert verringert, dann ist es unmöglich, die für eine Zwangskommutierung des Wechselrichters genügenden Energien dann zu erreichen, wenn dessen Belastungsströme relativ größer werden.

In Obereinstimmung mit der Ausführung nach Fig. 1 ist jedoch eine separate Gleichstromquelle 30 vorgesehen, W deren Anschlußklemmen über einen Widerstand 31, der -dies ist bereits zuvor erwähnt worden - einen relativ hohen Widerstandswert besitzt, auf den Kondensator 26 geschaltet sind. Die Gleichspannungsquelle 30 gewährleistet, daß am Kondensator eine Mindestspannung ansteht, welche dann zu einem wirksamen Kommutieren oder Umschalten des Wechselrichters genügt, wenn die Spannungswerte des Brückengleichrichters 11 auf Amplituden abfallen, welche für das Erreichen der Kommutierungsspannungswerte für den Kondensator 26 nicht genügen.

Weil der Widerstand 31 einen relativ hohen Widerstandwert fe hat, kommt es zwischen den Ladespannungen des Kondensators 26 - diese wegen der Ausgänge des Brückengleichrichters - und den Spannungen der separaten Spannungsquelle 30 nicht zu Überlagerungen, weil die zuerst genannte für gewöhnlich größer als die zuletzt genannte ist.

Fig. 2D zeigt die Gitterimpulse für den Hilfsthyristor 32, welche von der Gittersteuerung 22 aus aufgeschaltet und jedesmal zum Kommutierungszeitpunkt für die Hauptthyristoren Sl bis S6 erzeugt werden. Fig. 2E zeigt auch die Gitterimpulse für den Hilfsthyristor 25, und Fig. 2F zeigt diejenigen für den ähnlichen Hilfsthyristor 27. Diese Impulse werden von der Gittersteuerung 22 aus aufgeschaltet und

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entsprechen zeitlich jeweils Fig. 2A, Fig. 2B und Fig. 2C.

Der Elektromotor kann auf verschiedene Arten eingesetzt werden: beispielsweise bei Papiermaschinensystemen, welche mit einer relativ konstanten Geschwindigkeit angetrieben werden; in Walzwerken, welche mit veränderlichen Drehzahlen und Geschwindigkeiten angetrieben werden; sowie bei Elektrofahrzeugen, welche ebenfalls mit veränderlichen Geschwindigkeiten angetrieben werden. Es kann erforderlich werden, daß in manchen Fällen für die Motoren eine {

regenerative Bremsung übernommen werden muß, wie dies in manchen Fällen bei Walzwerksmotören und Motoren von Elektrofahrzeugen der Fall ist, wobei sich deren Geschwindigkeiten bei dem reversiblen Betrieb oder beim Unterdrücken der Geschwindigkeiten verringern.

Kurz gesagt: in dem zuletzt genannten Fall kommt es bei der mit Fig. 1 wiedergegebenen Vorrichtung zu einigen Umkehrungen in den Funktionsarten· Das aber bedeutet: der als Brückenschaltung ausgeführte Wechselrichter 10 wird in einem.als Brückenschaltung ausgeführten Gleichrichter umgewandelt und erzeugt Gleichstromausgängen, deren Polarität gegenüber der dargestellten Polarität umgekehrt ist. Der als Brückenschaltung ausgeführte Gleichrichter 11 hingegen wird zu einem als Brückenschaltung ausgeführten Wechselrichter, an dessen Gleichstromeingängen ein Gleichstrom ansteht, dessen Polarität gegenüber der dargestellten Polarität umgekehrt ist. Zu erkennen ist, daß Ströme, welche die Zwangskommutierungsvorrichtung 23 in umgekehrter Polarität durchfließen wollen, von den Dioden 28 und 29 in wirksamer Weise daran gehindert werden. Diese Umwandlungen können durch irgendeine für diesen Zweck geeignete und angeordnete Steuerung herbeigeführt werden. Weil aber Konstruktion und Funktion von umgewandelten Wechselrichtern und Gleichrichtern

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im Fachgebiet gut bekannt sind, wird deren ausführliche Beschreibung unterlassen.

Wenn auch die beschriebene und dargestellte Ausführung durch die Tatsachen gekennzeichnet ist, daß die Kapazität des Kondensators 26 in der Zwangskommutierungsschaltung kleiner wird und auch unter schwereren Belastungszuständen des Elektromotors 16 zu einer zufriedenstellenden Kommutierung führt, so kommt es doch auch dann zur Zwangs» kommutierung, wenn der Motor unter leichten Belastung szuständen arbeitet. Im zuletzt genannten Fall werden die Kommutierungen oder Umschaltungen im Wechselrichter eher durch eine natürliche Kommutierung als durch eine Zwangskommutierung vollzogen. Deshalb macht in diesem Fall die Zwangskommutierungsvorrichtung 23 nur eine unwirtschaftliche und verlorene Bewegung, welche zu einem unwirtschaftlichen Verbrauch an elektrischer Energie führt.

Dieser zuvor beschriebene Nachteil wird von einer anderen Ausführung des Erfindungsgegenstandes vermieden. Bei dieser mit Fig. 3 wiedergegebenen Ausführung sind Teile, welche in ähnlicher oder gleicher Weise bereits für Fig. 1 verwendet worden sind, mit den gleichen Hinweiszahlen gekennzeichnet. Eine ausführliche Erklärung dieser Teile ist unterlassen worden.

Zur Vereinfachung der Darstellung ist die Zwangskommutierungsvorrichtung 23 mit der Diodenbrücke 24 in Fig. 3 nur als ein Block wiedergegeben. Gegenüber Fig. 1 ist auch ein Elektromotor 34 andere, und zwar darin, daß zu ihm kammförmige oder kupplungsartige Rotorelemente 36 gehören, und daß zumindest eine der Gleichstromerregerspulen 38 für den Rotor auf der stationären Seite des

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Motors angeordnet ist. Zum Rotor gehören dabei die beiden Rotorelemente 36 und 37, welche kammförmige Verzahnungen besitzen, die in axialer Richtung des Motors mechanisch ineinandergreifen. Dieser Motor 34 besitzt darüber hinaus auch nur einen Positionsmeßfühler entspricht, der mit Fig.l wiedergegeben ist.

Vom Meßfühler 19 aus werden die elektrischenSignale oder Impulse, welche den aufeinanderfolgenden Winkelpositionen des Rotors 35 entsprechen, auf eine Gittersteuerung 21 geschaltet. Bei dieser Ausführung gibt es nur eine Gittersteuerung 2i, welche jener mit Fig. 1 dargestellten entspricht. Einmal werden die ausgehenden Gitterimpulse direkt auf die zum Wechselrichter 10 gehörenden Hauptthyristoren geschaltet, und zwar derart, daß sie diese Thyristoren, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben worden ist, nacheinander oder wechselweise einschalten oder in den Durchlaßzustand bringen.

Auf der anderen Seite werden die von der Gittersteuerung 21 ausgehenden Gitterimpulse auf eine Phasenschieberschaltung 39 weitergegeben, um dort für die Hauptthyristoren des als Brückenschaltung ausgeführten Wechselrichters 10 gegenüber den natürlichen Kommutierungswinkel ^ um den vorerwähnten Winkel ^ ο verzögert zu werden. Die vom Phasenschieber 39 gegenüber ihrer Phase zum Nacheilen gebrachten Ausgangsimpulse werden über eine UND-Gitter oder eine UND-Schaltung 40 auf die in Fig. 1 wiedergegebenen Hilfsthyristoren der Zwangskommutierungsschaltung geschaltet. Der UND-Schaltung UO wird auch von einem Komparator m ein Signal aufgeschaltet. Dieser Komparator Hl erzeugt das vorerwähnte Signal dann, wenn die Amplitude I. des vom Gleichrichter 11 auf den Wechselrichter 10 geführten

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Belastungsstromes größer ist als eine vorbestimmte Amplitude Ip, welche aus irgendeiner (hier nicht dargestellten) als Referenz dienenden Gleichspannungsquelle erhalten wird. Die den Belastungsströmen entsprechenden Signale, den Belastungsströmen I., werden mit der Referenz I_R verglichen und zum Vergleich auf den Eingang des !Comparators gegeben, und zwar von einem konventionellen Gleichstromtransformator H2 aus, welcher sich zusammensetzt aus einer Sekundärspule oder Induktionsspule, die mit dem Leiter 15 verbunden ist, aus einer Spannungsquelle mit einer relativ konstanten Wechselspannung zur Erregung der zuvor erwähnten Induktionsspule sowie aus einem Gleichrichter 43, welcher die Gleichstromsignale, welche vom Komparator verglichen werden sollen, wegen der Gleichrichtung der durch die Induktionsspule fließenden Wechselströme, auf den Komparator zu führen hat, wobei die Amplituden proportional den vorerwähnten Belastungsströmen sind. Der zuvor erwähnte Leiter 15 ist zwischen eine der Ausgangsklemmen des Gleichrichters 11 und eine der entsprechenden Eingangsklemmen des Wechselrichters 10 geschaltet.

Was diese Ausführung des Erfxndungsgegenstandes betrifft, so ist leicht zu erkennen, daß nur dann, wenn die Amplitude der vom Gleichrichter auf den Wechselrichter geführten Belast ungs ströme eine vorgegebene oder vorbestimmte Amplitude -. diese Amplitude bestimmt von einer Referenzschaltung — überschreitet, die Zwangskommutierungsschaltung 23 wirksam wird, um den Hauptthyristor, der absolut ausgeschaltet werden muß, zwangsläufig auszuschalten. Damit aber kann ein unwirtschaftlicher Gebrauch der Zwangskommutierungsschaltung bei leichten Belastungszuständen wirkungsvoll vermieden werden.

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Wie bereits zuvor beschrieben, können nun System bürsten- loser Gleichstrommotoren mit einem in Brückenschaltung ausgeführten Wechselrichter vorgesehen werden, ohne daß es während der leichten Belastungszustände und während der schwereren Belastungszustände des Motors zu Kommutierungsfehlern kommt.

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Tokyo Shibaura Electric Co. Ltd.« Kawasaki-shi/Japan

Patentansprüche;

Ein bürstenloeer Gleichstrommotor mit einer mehrphasigen Statorwicklung; mit einem Rotor, welcher Gleichstrompole besitzt und sich in einem umlaufenden Wechselstromfeld, welches durch die vorerwähnte mehrphasige Statorwicklung aufgebaut wird, dreht} sowie mit einem als Brückenschaltung ausgeführten Thyristor-Wechselrichter, dessen Wechselstromauegang auf die Anschlußklemmen oder Anschlußpunkte der vorerwähnten mehrphasigen Statorwicklung geschaltet ist und auf dessen Gleichstromeingang Gleichspannungen geschaltet werden. Das System des bürstenlosen Gleichstrommotors dadurch gekennzeichnet, dass zu dem vorerwähnten Wechselrichter mehrere Hauptthyristoreinheiten gehören, von denen eine jede in einen jeden Zweig des als Brückenschaltung ausgeführten Wechselrichters geschaltet ist; Positionsmeßfühler auf die verlängerte Achse des Rotors montiert sind und zur Darstellung der Position des Rotors elektrische Signale in Form eines Elektroimpulszuges oder einer elektrischen Impulsfolge erzeugen* Die Verbesserung an dem System des bürstenlosen Gleichstrommotors ist dabei

dadurch gekennzeichnet, dass eine mit dem als Brückenschaltung ausgeführten Wechselrichter verbundene Zwangskommutierungsvorrichtung von den Positionsmeßfühlern derart durch elektrische Signale gesteuert und geregelt wird, daß sie bei dem als Brückenschaltung ausgeführten Thyristor-Wechselrichter zu einem Zeitpunkt, der hinter der

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natürlichen Kommutierung dieses als Brückenschaltung ausgeführten Thyristor-Wechselrichters liegt eine Zwangskommutierung herbeiführt.

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Ein bürstenloser Gleichstrommotor gemäß Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass zu der bereits erwähnten Winkelpositionsmeßvorrichtung eine erste Meßvorrichtung oder ein erster Meßfühler und eine zweite Meßvorrichtung oder ein zweiter Meßfühler gehören; der erste Meßfühler zu einem ersten Einschaltpunkt Gitterimpulse auf die in den Brückenzweigen angeordneten Hauptthyristoren schaltet» während der zweite Meßfühler zu einem hinter dem ersten Einschaltpunkt liegenden zweiten Einschaltpunkt Steuersignale zur bereits erwähnten Zwangskommutierungsvorrichtung weiterleitet.

Ein bürstenloser Gleichstrommotor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dis bereits erwähnte Winkelpositionsmeßvorrichtung für den Rotor aus einem einzelnen Meßfühler besteht, welcher elektrische Signale in Form von Impulsfolgen erzeugt, welche den Rotorpositionen oder den Winkelpositionen des Rotors entsprechen, wobei die vorerwähnten Impulse einerseits direkt auf die Gitterelektroden der zum Wechselrichter gehörenden Hauptthyristoreinheiten geschaltet werden, wobei andererseits aber die vorerwähnten Impulse über einen Phasenverschieber auf die bereits erwähnte Zwangskommutierungsvorrichtung geschaltet werden, der vorerwähnte Phasenschieber die vom Winkelpositionsmeßfühler her- ' kommenden Impulse dazu veranlasst, dass sie um einen bestimmten oder vorgegebenen elektrischen Winkel hinter der Einschaltzeit der zu dem als Brückenschaltung ausgeführten Wechselrichter gehörenden Hauptthyristoreinheiten nacheilen.

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·*. Ein bürstenloser Gleichstrommotor gemäß Anspruch 1,

da durch gekennzeichnet, dass der Rotor des Elektromotores mit zwei Polen aus permanentmagnetischem Material versehen ist.

5. Ein bürstenloser Gleichstrommotor gemäß Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass zu dem bereits erwähnten Rotor zwei Bauelemente gehören, welche jeweils aus magnetischem Werkstoff *

hergestellt und mit einem zylindrischen Endring versehen sind; dass eine Reihe, von Zähnen vorgesehen und aus dem gleichen Material wie der Endring hergestellt sind, sich diese Zähne vom Ende des Endringes aus in axialer Richtung des Rotors erstrecken; diese Zähne mit dem Endring integral hergestellt worden sind und in einem bestimmten Abstand zueinander rungsum die Rotorachse angeordnet sind, wodurch dann kammartige Pol-Elemente geformt werden; die vorerwähnten beiden Rotorelemente ringsum die Rotorachse derart miteinander verbunden werden, dass in axialer Richtung die Zähne der beiden zylindrischen kammartigen Elemente tief ineinandergreifen, wobei zwischen einander ( benachbarten Zähnen der separaten Bauelemente ein Luftspalt verbleibt, welcher gegen Magnetflüsse, welche hindurchzufließen beabsichtigen eine hohe magnetische Reluktanz schafft und welcher derart erregt wird, dass sich ringsum den Rotor wechselweise positive und negative Pole ergeben; schließlich eine der stationären Erregerwicklungen auf der Statorseite des Elektromotors derart angeordnet ist, dass es zu einer Gleichstromerregung mit einander wechselnden

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Polaritäten zwischen den benachbarten Polen kommt.

Ein bürstenloser Gleichstrommotor gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zu ihm gehören: eine Vorrichtung» mittels welcher die Amplituden der Eingangs-Gleichströme für den als Brückenechaltung ausgeführten Wechselrichter bestimmt und gemessen werden; ein Gitterkreis, welcher zwischen den Ausgang des Phasenschiebers und den Eingang der Zwangskommutierungsvorrichtung geschaltet ist; ein Komparator, auf welchen die Ausgänge der vorerwähnten Meßvorrichtung geschaltet werden, wobei diese Ausgänge sowohl für die Gleichstromeinägen des Wechselrichters stehen als auch für die elektrische Bezugsgröße mit der gewünschten Amplitude und dabei elektrische Signale erzeugen, welche dann, wenn die Eingänge für den Wechselrichter größer als der Bezugswert sind, den Differenzen zwischen den vorerwähnten beiden Größen entsprechen; der vorerwähnte Gitterstromkreis gleichzeitig auf die elektrischen Signale des !Comparators und des Phasenschiebers geschaltet ist und dadurch ein Anlaufen der Funktion der Zwangskommutierungsvorrichtung veranlasst.

Ein bürstenloser Gleichstrommotor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die vorerwähnte Zwangskommutierungsvorrichtung zusammensetzt aus: einem Kondensator, welcher zwischen die Gleichströmeingänge des als Brückenschaltung ausgeführten Wechselrichters geschaltet ist und normalerweise von den Eingängen des als Brückenschaltung

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ausgeführten Wechselrichters aus aufgeladen wird; aus einem ersten Hilfsthyristor, dessen Durchlaßzustand in der Polarität derart ausgelegt ist, daß die im Kondensator geladenen, und zwar normalerweise geladenen, elektrischen Aufladungen entladen werden; aus einer Induktionsspule, welche zu dem vorerwähnten Hilfsthyristor in Reihe geschaltet ist, aus einem Stromkreis, mit dem der zuvor erwähnte Kondensator geshuntet oder in dem Nebenschluss gelegt wird dieser Stromkreis, welcher als eine Reihenschaltung aus dem bereits genannten ersten Hilfsthyristor und aus der bereits erwähnten Induktionsspule besteht, bildet mit dem vorerwähnten Kondensator dann einen Schwingkreis, wenn der erste Hilfsthyristor eingeschaltet oder in den Durchlaßzustand gebracht wird; aus einer Diodenbrückenschaltung, welche wie der als Brückenschaltung ausgeführte Wechselrichter die gleiche Phasenanzahl hat, wobei eine jede Phase der Gleichstromeingänge mit der entsprechenden Ausgangsphase des Wechselrichters verbunden ist; aus einem zweiten Hilfsthyristor welcher zwischen einer der Anschlussklemmen des Kondensators und zwischen eine der Gleichstrom-Ausgangsklemmen der Diodenbrücke geschaltet und in seiner Durchlaß- Λ

polarität derart ausgelegt ist, dass er die Zwangskommutierung sströme für den als Brückenschaltung ausgeführten Thyristor-Wechselrichter von einer der zur Diodenbrücke gehörenden Gleichstromausgangsklemmen aus zum Fließen zu einer der Anschlussklemmen des Kondensators veranlasst; aus einem dritten Hilfsthyristor, welcher zwischen die andere Anschlussklemme des Kondensators und der anderen Anschlussklemme der bereits erwähnten Diodenbrücke geschaltet und in seiner Durchlausspolarität derart ausgelegt ist, dass der die Zwangskommutierungsströme für die Thyristorbrücken-Wechselrichterschaltung dazu veranlaßt,

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von der anderen Klemme des Kondensators aus zu der anderen Klemme der Diodenbrücke zu fließen. Der erste Hilfsthyristor wird immer dann eingeschaltet oder in den Zustand der Durchleitung gebracht, wenn zwischen zwei Thyristoren der Thyristorenbrücke es zu einer Kommutierung kommt. Der zweite und dritte Hilfsthyristor hingegen werden immer dann eingeschaltet oder jeweils in den Durchlaßzustand gebracht, wenn der erste Hilfsthyristor eingeschaltet oder in den Durchlaßzustand gebracht worden ist.

8.Ein bürstenloser Gleichstrommotor gemäß Anspruch 7, dadurch gekenn ze i c h η e t, dass der in der Zwangskommutierungsvorrichtung verwendete Kondensator über Dioden zwischen die Gleichstromeingänge des als Brückenschaltung ausgeführten Thyristorwechselrichters geschaltet ist, :.^Tobei die zuvor beschriebenen Dioden es zulassen, dass der Kondensator die Ladeströme dann aufgeschaltet erhält, wenn der Wechselrichter seine Funktion als Wechselrichter ausführt, Vielehe aber dann eine Durchleitung der Ströme durch die Zwangskommutierungsvorrichtung nicht zulassen, wenn deir vorerwähnte Elektromotor als regenerativer Generator arbeitet und dann der vorerwähnte Wechselrichter zu einem als Brückenschaltung ausgeführten Gleichrichter umfunktioniert worden ist.

9. Ein bürstenloser Gleichstrommotor gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine separate Gleichspannungsquelle vorgesehen ist, welche die minimalen Aufladungsspannungen für den Kondensator zu gewährleisten hat, und zwar dann zu gewährleisten hat, wenn die Amplituden der Eingangs-Gleichspannung für den Thyristor-Wechselrichter unter

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einen Ladespannungswert des Kondensators abfallen, welcher zur Erzielung einer Zwangskonunutierung nicht genügt. Die Gleichspannungsquelle ist über einen Widerstand, der einen hohen Widerstandswert hat, dem Kondensator aufgeschaltet.

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