DE19720309A1 - Elektronisch kommutierter Motor - Google Patents

Elektronisch kommutierter Motor

Info

Publication number
DE19720309A1
DE19720309A1 DE19720309A DE19720309A DE19720309A1 DE 19720309 A1 DE19720309 A1 DE 19720309A1 DE 19720309 A DE19720309 A DE 19720309A DE 19720309 A DE19720309 A DE 19720309A DE 19720309 A1 DE19720309 A1 DE 19720309A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
motor
rotor
voltage
motor according
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19720309A
Other languages
English (en)
Inventor
Benno Doemen
Thomas Von Der Heydt
Hermann Rappenecker
Fritz Schmider
Gabor Szondi
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.)
Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG
Original Assignee
Papst Motoren GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Papst Motoren GmbH and Co KG filed Critical Papst Motoren GmbH and Co KG
Priority to DE19720309A priority Critical patent/DE19720309A1/de
Priority to PCT/EP1998/002726 priority patent/WO1998052275A1/de
Priority to EP98928238A priority patent/EP0913028A1/de
Publication of DE19720309A1 publication Critical patent/DE19720309A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • H02P6/14Electronic commutators
    • 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
    • H02P6/14Electronic commutators
    • H02P6/15Controlling commutation time
    • H02P6/153Controlling commutation time wherein the commutation is advanced from position signals phase in function of the speed

Landscapes

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

Abstract

Ein elektronisch kommutierter Motor hat einen permanentmagnetischen Rotor und einen Stator, ferner eine Mehrzahl von statorseitig angeordneten Rotorstellungssensoranordnungen (22, 24, 26), welche zur Stromversorgung in Serie an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen sind, jeweils zwei antivalente Signalausgänge (84, 86) aufweisen und im Betrieb des Motors zwischen diesen antivalenten Signalausgängen eine alternierende Sensor-Ausgangsspannung liefern. Jedem Rotorstellungssensor ist zur Phasenverschiebung dieser Ausgangsspannung eine Phasenverschieberanordnung (87, 87', 87'') zugeordnet, um ein gegenüber der Sensor-Ausgangsspannung zeitlich voreilendes alternierendes Ausgangssignal zu erzeugen, dessen Voreilungswinkel mit zunehmender Motordrehzahl zunimmt und das über ein vom alternierenden Ausgangssignal gesteuertes elektronisches Schaltglied (102, 102', 102'') zur Steuerung eines Statorstromes des Motors dient.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektronisch kommutierten Motor mit einem permanentmagnetischen Rotor und einem Stator. Ein derartiger Motor ist Gegenstand der älteren Patentanmeldung 196 08 424.5 bzw. der entsprechenden PCT-Anmeldung PCT/EP97/01 078 vom 04. 03. 1997 (PCT- 3028).
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen neuen elektronisch kommutierten Motor bereitzustellen.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch einen elektronisch kommutierten Motor mit einem permanentmagnetischen Rotor und einem Stator, nach Patentanmeldung 196 08 424.5 oder der PCT-Anmeldung PCT/EP97/01078, mit einer Mehrzahl von statorseitig angeordneten Rotorstellungssensoranordnungen, welche zur Stromversorgung in Serie an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen sind, jeweils zwei antivalente Signalausgänge aufweisen, und im Betrieb des Motors zwischen diesen antivalenten Signalausgängen eine alternierende Sensor- Ausgangsspannung liefern, wobei jedem Rotorstellungssensor eine zur Phasenverschiebung dieser Sensor-Ausgangsspannung dienende Phasenschieberanordnung zugeordnet ist, um ein gegenüber der Sensor- Ausgangsspannung zeitlich voreilendes alternierendes Ausgangssignal zu erzeugen, dessen Voreilungswinkel relativ zur Sensor-Ausgangsspannung mit zunehmender Motordrehzahl zunimmt, und das über ein von diesem alternierenden Ausgangssignal gesteuertes elektronisches Schaltglied zur Steuerung wenigstens eines Statorstroms des Motors dient. Man erhält so in sehr einfacher und stromsparender Weise eine Mehrzahl von Ausgangssignalen, die durch entsprechende Anordnung der Rotorstellungssensoren am Stator die gewünschten Phasenlagen relativ zueinander haben können, und deren Phasenlagen sich abhängig von der Drehzahl im gleichen Sinne ändern, um die Phasenlage dieser Signale für die jeweilige Drehzahl in einfacher Weise zu verbessern.
Der Wirkungsgrad eines solchen Motors wird also einmal dadurch verbessert, daß die Rotorstellungssensoren einen verringerten Leistungsbedarf haben, weil sie vom gleichen Strom durchflossen werden, und zum anderen dadurch, daß der sogenannte Zündwinkel, also die Phasenlage der Kommutierung, in günstiger Weise an die Drehzahl des Motors angepaßt wird. (Unter dem "Zündwinkel" versteht man den Beginn der Kommutierung. Dieser Begriff ist wegen seiner Anschaulichkeit aus der Automobiltechnik übernommen worden, obwohl bei einem Elektromotor nichts "gezündet" wird.)
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen, sowie aus den Unteransprüchen. Es zeigt:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines dreiphasigen kollektorlosen Gleichstrommotors, bei welchem die vorliegende Erfindung bevorzugt Anwendung findet,
Fig. 2A und 2B Einzelheiten der Schaltung nach Fig. 1,
Fig. 3 Darstellungen von zeitlichen Verläufen zur Erläuterung des beispielhaften Motors nach den Fig. 1 und 2,
Fig. 4 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Erfassung der Rotorstellung und zur drehzahlabhängigen Veränderung der Phasenlage der erfaßten Rotorstellungssignale,
Fig. 5 eine Prinzipdarstellung, welche die Erzeugung einer alternierenden Ausgangsspannung u zwischen den beiden antivalenten Ausgängen eines Hallgenerators zeigt,
Fig. 6 eine Darstellung des alternierenden Ausgangssignals u der Fig. 5,
Fig. 7 eine Darstellung analog Fig. 4, aber nur für eine Phase des Motors,
Fig. 8 ein zugehöriges Zeigerdiagramm,
Fig. 9 die Kurvenformen von Spannungskurven, wie sie bei der Anordnung nach Fig. 7 im Betrieb auftreten,
Fig. 10 eine Variante zu Fig. 7,
Fig. 11 eine Darstellung, welche die bei der Variante nach Fig. 10 auftretenden Spannungsformen zeigt,
Fig. 12 eine Darstellung, welche die Anordnung eines galvanomagnetischen Sensors im Streufeldbereich eines Rotormagneten zeigt, und
Fig. 13 eine Variante zu Fig. 12, bei der zur Ansteuerung des galvanomagnetischen Sensors ein spezieller und speziell magnetisierter Bereich des Rotormagneten vorgesehen ist.
Fig. 1 zeigt eine Übersichtsdarstellung am Beispiel eines dreisträngigen (= dreiphasigen) elektronisch kommutierten Motors 10. Dieser hat an seinem Stator 12 eine (hier beispielhaft im Stern geschaltete) Statorwicklung mit drei Strängen (Phasen) 14, 16 und 18, deren Anschlüsse mit A, B und C bezeichnet sind. Ferner hat der Motor 10 einen (nur schematisch angedeuteten) permanentmagnetischen Rotor 20, der vierpolig dargestellt ist. In seinem Magnetfeld sind drei Hallgeneratoren 22, 24, 26 mit Abständen von 120° el. am Stator angeordnet. Diese Hallgeneratoren (oder andere Rotorstellungssensoren) sind gewöhnlich in der sogenannten neutralen Zone des Stators angeordnet, und dies bedeutet in der Praxis, daß das von der Statorwicklung 14, 16, 18 erzeugte Drehfeld dem Feld des Rotors um etwa 90° el. (Mittelwert) vorauseilt, wenn der Motor 10 mit niedrigen Drehzahlen läuft. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können die Sensoren aber auch außerhalb der neutralen Zone angeordnet sein.
Zur Ansteuerung der Statorwicklung 14, 16, 18 dient hier beispielhaft eine Vollbrückenschaltung 44, deren Aufbau in Fig. 2B dargestellt ist. Sie hat drei "obere" Transistoren 52, 54, 56 in Form von pnp-Transistoren, deren Emitter jeweils mit einer Plusleitung 48 und deren Kollektoren mit den Anschlüssen A bzw. B bzw. C verbunden sind. Sie hat ferner drei "untere" Brückentransistoren 60, 62, 64 in Form von npn-Transistoren, deren Emitter mit einer Minusleitung 50 und deren Kollektoren mit den Anschlüssen A bzw. B bzw. C verbunden sind.
Zur Ansteuerung der oberen Transistoren 52, 54, 56 dienen, wie dargestellt, Signale T1, T2, T3, und zum Ansteuern der unteren Transistoren Signale B1, B2, B3. Diese Signale werden aus Signalen H1, H2, H3 abgeleitet, welche Signale ihrerseits von den Hallgeneratoren 22, 24 und 26 hergeleitet sind. Wie dies geschieht, wird nachfolgend beschrieben. Die logischen Gleichungen sind in Fig. 2A dargestellt. Z. B. wird der Transistor 52 durch das Signal T1 eingeschaltet, wenn das Signal H1 hoch und das Signal H2 niedrig ist. Analoges gilt für die übrigen Transistoren und kann den dargestellten logischen Gleichungen entnommen werden.
Die Signale T1 bis B3 werden in einer programmierbaren Logikschaltung (PAL) 70 aus den Signalen H1, H2 und H3 erzeugt. Hierzu ist die PAL 70 entsprechend programmiert. Ferner ist in Fig. 1 ein Mikroprozessor 72 vorgesehen, der z. B. die Funktion hat, die Drehrichtung des Motors 10 zu steuern, oder andere gewünschte Funktionen, die von Fall zu Fall verschieden sein können, z. B. Regelung der Drehzahl auf einen vorgegebenen Wert.
Es braucht nicht betont zu werden, daß die Erfindung nicht auf dreiphasige Motoren beschränkt ist, sondern sich für alle Motoren eignet, bei denen ein Rotorstellungssensor verwendet wird, z. B. auch nur ein einziger Rotorstellungssensor.
Fig. 4 zeigt die Schaltung der Hallgeneratoren 22, 24, 26. Diese sind in Serie zwischen einer Plusleitung 78 (z. B. + 12 V) und der Minusleitung 50 angeschlossen, d. h. sie werden alle mit demselben Strom gespeist, was den Wirkungsgrad des Motors verbessert. Zwischen dem obersten Hallgenerator 22 und der Plusleitung 78 liegt ein Widerstand 80 (z. B. 500 Ω), und zwischen dem untersten Hallgenerator 26 und der Minusleitung 50 liegt ein Widerstand 82 (z. B. 500 Ω). Die Widerstände 80, 82 bestimmen den maximalen Strom durch die Hallgeneratoren, d. h. sie stellen eine Strombegrenzung für die maximale Spannung dar, und der Widerstand 80 bewirkt eine Potentialverschiebung, da der Komparator 102" nicht mit einer Eingangsspannung arbeiten kann, die den gleichen Wert hat wie seine positive Betriebsspannung (an der Leitung 78).
Fig. 5 zeigt zur besseren Erläuterung eine Anordnung mit nur einem Hallgenerator 26, der über den Widerstand 82 an die Minusleitung 50 und einen Widerstand 80' an die Plusleitung 78 angeschlossen ist. Zwischen seinen antivalenten Ausgängen 84, 86 erzeugt er bei Drehung des Rotors 20 eine alternierende Sensor-Ausgangsspannung u, deren Verlauf in Fig. 6, 9 und 11 dargestellt ist. Diese Spannung u hat relativ flache Flanken 49, also einen sinusoidalen Verlauf; sie hat einen Spannungshub S von z. B. 86 mV, und sie hat relativ zur Minusleitung 50 einen Offset 79 von z. B. 0,7 V. Wie man Fig. 4 ohne weiteres entnimmt, ist der Offset (durch den Widerstand 82) am niedrigsten beim Hallgenerator 26, höher beim Hallgenerator 24, und am höchsten beim Hallgenerator 22. Bei der verwendeten Schaltung spielt jedoch die unterschiedliche Größe dieser Offsetspannungen keine Rolle.
Es ist darauf hinzuweisen, daß es sich bei den verwendeten Hallgeneratoren bevorzugt um solche handelt, bei denen an den Ausgängen 84, 86 jeweils ein verstärktes Hallsignal liegt, z. B. um den Hallgeneratortyp HW101C.
Den Verlauf des Signals u mit den relativ flachen Flanken erhält man bevorzugt durch eine Anordnung gemäß Fig. 12 oder 13. Der permanentmagnetische Rotor 20 ist hier als Außenrotor dargestellt, und der Hallgenerator 26 ist (ebenso wie die Hallgeneratoren 22 und 24) auf einer Leiterplatte 90 als SMD-Teil angeordnet. Auf dieser Leiterplatte 90 können auch die Komparatoren 102, 102', 102'' angeordnet sein, zusammen mit den ihnen zugeordneten Bauelementen.
Bei Fig. 12 befindet sich der Hallgenerator 26 gegenüber der Stirnseite 92 des Rotors 20, in einer Distanz d von der Stirnseite des Rotormagneten 20', und er wird geschnitten von einem Hüllzylinder C, der von der Innenseite 20'' des Rotors 20 gebildet wird. Dadurch liegt der Hallgenerator 26 im Streuflußbereich des Rotormagneten 20', der radial magnetisiert ist, wie durch die Buchstaben S und N angedeutet. Versuche haben gezeigt, daß der Streufluß vom Rotormagneten 20' in der dargestellten Position des Hallgenerators 26 am stärksten ist, d. h. der Hallgenerator 26 liegt bei der Variante nach Fig. 12 bevorzugt unter der inneren Kante 20'' des Rotormagneten 20'. Die Größe des Abstands d bestimmt die Amplitude des Spannungshubs S, d. h. S nimmt zu, wenn d kleiner wird, aber die Form der Spannung u wird günstiger, wenn d größer wird. In der Praxis muß man hier einen Kompromiß treffen.
Bei Fig. 13 hat der Rotormagnet 20 einen speziellen Steuermagneten 94, der in der dargestellten Weise axial magnetisiert ist und deshalb eine größere Magnetflußdichte und damit einen größeren Spannungshub S im Hallgenerator 26 erzeugt. Welche der beiden Varianten (Fig. 12 oder 13) für den Einzelfall günstiger ist, muß durch Versuche ermittelt werden. Bei Innenrotoren wird man vergleichbare Anordnungen treffen, wie dem Fachmann bekannt ist.
Fig. 7 zeigt wieder eine Anordnung analog Fig. 5, aber mit zusätzlichen Schaltelementen, welche dazu dienen, das Signal u drehzahlabhängig in seiner Phase zu verschieben, nämlich mit einer Phasenschieberanordnung 87.
Der Ausgang 84 des Hallgenerators 26 ist hier über die Parallelschaltung eines Widerstands 96 und eines Kondensators 98 mit dem nicht invertierenden Eingang 100 eines Komparators 102 verbunden. Dieser Eingang 100 ist über einen hochohmigen Widerstand 101 mit dem Ausgang 108 und über einen Widerstand 104 mit dem invertierenden Eingang 106 verbunden, und letzterer ist seinerseits an den Ausgang 86 des Hallgenerators 26 angeschlossen.
Am Ausgang 108 des Komparators 102 erhält man im Betrieb das rechteckförmige Signal H3, das gemäß Fig. 1 bis 3 zur Steuerung des Motors 10 dient. Der Ausgang 108 ist über einen Widerstand 110 mit der Plusleitung 78 verbunden.
Der hochohmige Widerstand 101 gibt, sofern er verwendet wird, der Anordnung ein Hystereseverhalten, d. h. kurzzeitige Störimpulse bzw. Spannungsspitzen im Signal u vom Hallgenerator 26, wie sie in Fig. 9 erkennbar sind, haben keinen Einfluß auf das Signal H3 am Ausgang 108. Der Widerstand 101 bewirkt also in sehr einfacher Weise eine Filter- oder Entstörfunktion und dadurch einen ruhigeren Lauf des Motors.
Bevorzugte Werte für Fig. 7
Komparator 102. . . LM2903
Hallgenerator 26. . . HW300B
Widerstände 80', 82. . . 430 Ω
Widerstände 96, 104. . . 100 kΩ
Widerstand 101. . 2. . .4 MΩ
Kondensator 98. . . 10 nF
Widerstand 110. . . 2 kΩ
Spannung an der Leitung 78. . . + 5 N
Gemäß Fig. 8 erzeugt die alternierende sinusoidale Sensorspannung u (zwischen den Ausgängen 84 und 86) einen Strom i1 durch den Widerstand 96 und eine Spannung u1 an diesem Widerstand, die mit i1 in Phase ist. Ferner erzeugt die Spannung u einen Strom i2 durch den Kondensator 98, und dieser Strom eilt dem Strom i1 um 90° vor. Die Ströme i1 und i2 addieren sich zum Strom i, der durch den Widerstand 104 fließt und an diesem eine Spannung u2 erzeugt, die mit i2 in Phase ist. Die Spannungen u1 und u addieren sich zur Spannung u2.
Gemäß Fig. 8 liegt zwischen der Spannung u1 und der Spannung u ein Phasenwinkel (3, d. h. die Spannung u1 eilt der Spannung u in der Phase nach. Zwischen der Spannung u2 und der Spannung u liegt der Phasenwinkel ϕ, und wie Fig. 8 zeigt, eilt die Spannung u2, welche den Komparator 102 steuert, der Spannung u um diesen Phasenwinkel ϕ vor.
Fig. 9 zeigt den gemessenen Verlauf der alternierenden Sensor- Ausgangsspannung u am Hallgenerator 26. Infolge der Phasenverschiebung durch die Phasenschieberanordnung 87 erhält man am Ausgang 108 des Komparators 102 das rechteckförmige Ausgangssignal H3, das der Spannung u um den Winkel ϕ (Fig. 9) in der Phase vorauseilt und das - über die PAL 70 - zur Steuerung der Brückenschaltung 44 dient.
Ersichtlich ist der Winkel (Peine Funktion der Frequenz und folglich der Drehzahl des Motors 10, d. h. bei niedrigen Drehzahlen ist ϕ klein, und nimmt mit steigender Drehzahl zu, so daß das Signal H3 mit steigender Drehzahl immer mehr in Richtung des Pfeiles 110 (Fig. 9) verschoben wird, d. h. der Winkel ρ wächst mit zunehmender Drehzahl, und der betreffende Strangstrom wird immer früher eingeschaltet, je höher die Drehzahl des Motors wird.
Wie ein Vergleich zwischen den Fig. 4 und 7 zeigt, wird bei Fig. 4 die Schaltung nach Fig. 7 dreifach verwendet. Deshalb ist dort der Schaltungsteil für den Hallgenerator 24 mit einem nachgestellten Apostroph bezeichnet, also z. B. 87' statt 87, und der Schaltungsteil für den obersten Hallgenerator 22 ist mit zwei nachgestellten Apostrophen gekennzeichnet, also z. B. 87''. Am Ausgang 108'' des Komparators 102'' erhält man also im Betrieb das phasenverschobene Rechtecksignal H1, am Ausgang 108' des Komparators 102' das phasenverschobene Rechtecksignal H2, und am Ausgang 108 des Komparators 102 erhält man - wie bereits ausführlich beschrieben - das phasenverschobene Rechtecksignal H3.
Die Fig. 3a, 3b und 3c zeigen diese Rechtecksignale H1, H2, H3, die relativ zueinander um 120° el. versetzt sind. Diese Signale sind mit durchgehenden Linien für eine niedrige Drehzahl dargestellt, und mit strichpunktierten Linien 116 für eine höhere Drehzahl, z. B. 40.000 U/min. Bei dieser höheren Drehzahl sind alle Rechtecksignale H1, H2, H3 in der dargestellten Weise um denselben Winkel in Richtung früh verschoben, z. B. um 20° el. Und mit zunehmender Drehzahl nimmt diese Verschiebung zu, wie in Fig. 3a durch den Pfeil 110 symbolisiert.
Alternativ kann auch eine Phasenschieberanordnung 187 gemäß Fig. 10 verwendet werden. Hier ist zwischen dem Ausgang 86 des Hallgenerators 26 und dem invertierenden Eingang 106 des Komparators 102 die Parallelschaltung aus einem Widerstand 196 und einem Kondensator 198 angeordnet. Zwischen dem invertierenden Eingang 106 und dem nicht invertierenden Eingang 100 liegt ein Widerstand 204, und der nicht invertierende Eingang 100 ist mit dem Ausgang 84 des Hallgenerators 26 und - über einen Widerstand 101 - mit dem Ausgang 108 verbunden.
Bevorzugte Werte für Fig.10
Komparator 102. . . LM2903
Hallgenerator 26. . . HW300B
Widerstände 80', 82. . . 430 Ω
Widerstände 196, 204. . . 100 kΩ
Widerstand 98. . 2. . .4 MΩ
Kondensator 98. . . 10 nF
Widerstand 101. . . 2. . .4 MΩ
Spannung an der Leitung 78. . . + 5 N
.In diesem Fall ergibt sich für das Rechtecksignal H3' am Ausgang des Kompa­ rators 102 der Verlauf gemäß Fig. 11 relativ zur alternierenden Sensorspan­ nung u zwischen den Ausgängen 84 und 86 des Hallgenerators 26. Auch hier liegt eine Phasenverschiebung ϕ in Richtung nach früh vor, nur daß das Recht­ ecksignal H3' im Vergleich zum Rechtecksignal H3 der Fig. 9 invertiert ist.
Sofern die Phasenschieberanordnung 187 gemäß Fig. 10 bei der Schaltung gemäß Fig. 4 verwendet werden soll, muß sie anstelle der Anordnung 87, anstelle der Anordnung 87' und anstelle der Anordnung 87'' in gleicher Weise verwendet werden, damit man wieder den Verlauf gemäß Fig. 3a, 3b, 3c erhält.
Schließt man in Fig. 10 an das Ende 106 des Widerstands 204 zusätzlich den nicht invertierenden Eingang eines (nicht dargestellten) zweiten Komparators X an, und an das Ende 100 des Widerstands 204 den invertierenden Eingang des Komparators X, so erhält man am Ausgang des Komparators X das Rechtecksignal H3 gemäß Fig. 9, welches gegenphasig zur Rechteckspannung H3' verläuft. Diese gegenphasigen Signale H3 und H3' können dann verschiedene Ströme in einem Motor steuern.
Naturgemäß sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfache Abwandlungen und Modifikationen möglich. Insbesondere ist bei elektronisch kommutierten Motoren für hohe Drehzahlen eine Kombination in dem Sinne zweckmäßig, daß die Hallgeneratoren 22, 24, 26 bereits auf der Leiterplatte 90 mechanisch in Richtung nach früh relativ zur neutralen Zone versetzt werden, z. B. jeder Hallgenerator um 20° el., um sozusagen eine "Basis-Frühzündung" auf mechanischem Wege zu erhalten, und daß durch die erfindungsgemäße Phasenverschiebung drehzahlabhängig eine zusätzliche Verschiebung in Richtung nach früh erfolgt. Dies ist besonders vorteilhaft bei Motoren für sehr hohe Drehzahlen, bei denen man Phasenverschiebungen von über 40° el. für die Frühzündung benötigt; solche Phasenverschiebungen sind allein mit Hilfe der beschriebenen Phasenschieberanordnungen schwierig zu realisieren. Durch eine Kombination aus mechanischer Frühzündung und elektronischer Frühzündung erhält man hier - ohne wesentliche Mehrkosten - optimale Verhältnisse und eine wesentliche Verbesserung des Wirkungsgrads über einen großen Drehzahlbereich.
Bei Motoren mit Drehzahlen bis ca. 20.000 U/min benötigt man die "mechanische Frühzündung" gewöhnlich nicht, und bei diesen Motoren genügt dann die "elektronische Frühzündung", wie sie vorstehend beschrieben wurde und auch Gegenstand des Hauptpatents ist und den Vorteil hat, daß sie in beiden Drehrichtungen in gleicher Weise wirksam ist, so daß solche Motoren in beiden Drehrichtungen mit ausgezeichnetem Wirkungsgrad laufen.
Als sehr vorteilhaft erweist sich auch, daß bei Verwendung der Erfindung die Schnittstelle zwischen der Endstufe 44 (Fig. 1), dem Motor 10, und der Steuerelektronik 70 unverändert bleibt, da ja der Steuerelektronik 70 die (bereits phasenverschobenen) Ausgangssignale H1, H2, H3 von der Anordnung gemäß Fig. 4 zugeführt werden können.

Claims (13)

1. Elektronisch kommutierter Motor mit einem permanentmagnetischen Rotor und einem Stator, nach Patentanmeldung 196 08 424.5 und der PCT-Anmeldung W097/EP97/01078, mit einer Mehrzahl von statorseitig angeordneten Rotorstellungssensoranordnungen (22, 24, 26), welche zur Stromversorgung in Serie an eine Gleichspannungsquelle (78, 50) angeschlossen sind, jeweils zwei antivalente Signalausgänge (84, 86) aufweisen, und im Betrieb des Motors zwischen diesen antivalenten Signalausgängen eine alternierende Sensor-Ausgangsspannung (u) liefern, wobei jedem Rotorstellungssensor eine zur Phasenverschiebung dieser Sensor-Ausgangsspannung (u) dienende Phasenschieberanordnung (87, 87', 87''; 187) zugeordnet ist, um ein gegenüber der Sensor-Ausgangsspannung (u) zeitlich voreilendes alternierendes Ausgangssignal (u2) zu erzeugen,
  • - dessen Voreilungswinkel (ϕ) relativ zur Sensor-Ausgangsspannung (u) mit zunehmender Motordrehzahl zunimmt,
  • - und das über ein von diesem alternierenden Ausgangssignal (u2) gesteuertes elektronisches Schaltglied (102) zur Steuerung wenigstens eines Statorstroms des Motors (10) dient.
2. Motor nach Anspruch 1, bei welchem das elektronische Schaltglied als Komparator (102) ausgebildet ist.
3. Motor nach Anspruch 2, bei welchem zwischen dem Ausgang (108) und dem nichtinvertierenden Eingang (100) des Komparators (102) ein hochohmiger Widerstand (101) vorgesehen ist, um eine Umschaltung des Komparators (102) durch Störimpulse oder dgl. zu verhindern.
4. Motor nach Anspruch 2 oder 3, bei welchem die Phasenschieberanordnung (87; 187) eine Reihenschaltung aufweist aus
  • - einer Parallelschaltung eines ersten ohmschen Widerstands (96; 196) und eines Kondensators (98; 198) und
  • - einem zweiten ohmschen Widerstand (104; 204),
wobei die Spannung (u2) am zweiten ohmschen Widerstand (104; 204) zur Ansteuerung des Komparators (102) dient.
5. Motor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Rotorstellungssensoren als Hallgeneratoren (22, 24, 26) ausgebildet sind, deren zur Stromversorgung dienenden Eingänge in Reihe geschaltet sind.
6. Motor nach Anspruch 5, bei welchem die Reihenschaltung der Hallgeneratoren (22, 24, 26) an beiden Enden über je einen Widerstand (80, 82) an den zugeordneten Pol einer Gleichspannungsquelle (78, 50) angeschlossen ist.
7. Motor nach Anspruch 5 oder 6, bei welchem den Hallgeneratoren (22, 24, 26) für jedes ihrer beiden Hallsignale ein analoger Vorverstärker zugeordnet ist,
und als Sensor-Ausgangssignal (u) das Signal zwischen den Signalausgängen (84, 86) dieser Vorverstärker dient.
8. Motor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Rotorstellungssensoren als galvanomagnetische Sensoren (22, 24, 26) ausgebildet und von einem magnetischen Feld des Rotormagneten (20) des Motors (10) gesteuert sind.
9. Motor nach Anspruch 8, bei welchem das magnetische Feld ein Streufeld des Rotormagneten (20) ist (Fig. 12).
10. Motor nach Anspruch 9, welcher als Außenläufermotor mit einem Außenrotor (20) ausgebildet ist, und bei welchem ein galvanomagnetischer Sensor (26) in Relation zum Außenrotor (20) so angeordnet ist, daß er vom inneren Hüllzylinder (C) des Rotormagneten (20') mindestens nahezu geschnitten wird.
11. Motor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, bei welchem die galvanomagnetischen Sensoren (22, 24, 26) jeweils in der zugeordneten neutralen Zone des Motors (10) angeordnet sind.
12. Motor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, bei welchem die galvanomagnetischen Sensoren (22, 24, 26) jeweils relativ zur zugeordneten neutralen Zone entgegen der Drehrichtung versetzt sind, um eine frühe Kommutierung zu bewirken.
13. Elektronisch kommutierter Motor mit einem permanentmagnetischen Rotor und einem Stator, nach Patentanmeldung 196 08 424.5 und der PCT-Anmeldung W097/EP97/01078,
mit mindestens einer statorseitig angeordneten Rotorstellungssensoranordnung (22, 24, 26), welche zur Stromversorgung an eine Gleichspannungsquelle (78, 50) angeschlossen ist, zwei antivalente Signalausgänge (84, 86) aufweist, und im Betrieb des Motors zwischen diesen antivalenten Signalausgängen eine alternierende Sensor-Ausgangsspannung (u) liefert, wobei dem Rotorstellungssensor eine zur Phasenverschiebung dieser Sensor-Ausgangsspannung (u) dienende Phasenschieberanordnung (87, 87', 87''; 187) zugeordnet ist, um ein gegenüber der Sensor-Ausgangsspannung (u) zeitlich voreilendes alternierendes Ausgangssignal (u2) zu erzeugen,
welche Phasenschieberanordnung (87; 187) eine Reihenschaltung aufweist aus
  • - einer Parallelschaltung eines ersten ohmschen Widerstands (96; 196) und eines Kondensators (98; 198) und
  • - einem zweiten ohmschen Widerstand (104; 204),
    wobei die Spannung (u2) am zweiten ohmschen Widerstand (104; 204) zur Ansteuerung eines Komparators (102) dient, an dessen Ausgang (108) ein zeitlich voreilendes Ausgangssignal (H3) erzeugt wird, das zur Steuerung wenigstens eines Statorstroms des Motors (10) dient.
DE19720309A 1997-05-15 1997-05-15 Elektronisch kommutierter Motor Withdrawn DE19720309A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19720309A DE19720309A1 (de) 1997-05-15 1997-05-15 Elektronisch kommutierter Motor
PCT/EP1998/002726 WO1998052275A1 (de) 1997-05-15 1998-05-11 Elektronisch kommutierter motor
EP98928238A EP0913028A1 (de) 1997-05-15 1998-05-11 Elektronisch kommutierter motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19720309A DE19720309A1 (de) 1997-05-15 1997-05-15 Elektronisch kommutierter Motor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19720309A1 true DE19720309A1 (de) 1999-09-30

Family

ID=7829492

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19720309A Withdrawn DE19720309A1 (de) 1997-05-15 1997-05-15 Elektronisch kommutierter Motor

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0913028A1 (de)
DE (1) DE19720309A1 (de)
WO (1) WO1998052275A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016105629A1 (de) * 2016-03-24 2017-09-28 Getrag Getriebe- Und Zahnradfabrik Hermann Hagenmeyer Gmbh & Cie Kg Verfahren und Anordnung zum Betätigen einer Antriebsstrangkomponente

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3906429B2 (ja) 1999-03-25 2007-04-18 株式会社豊田自動織機 同期モータの駆動装置
DE60302755T2 (de) * 2002-10-31 2006-06-29 Siemens Vdo Automotive Inc., Chatham Verfahren und System zur Bestimmung für die elektronische Kommutierung in bürstenloser Gleichstrommaschine unabhängig von der Postionierung des Rotorlagesensors
US6850022B2 (en) 2003-01-15 2005-02-01 Siemens Vdo Automotive Inc. Method and system for determining electronic commutation in brushless DC machines irrespective of the placement of rotor position sensors
DE10259173A1 (de) * 2002-12-18 2004-07-08 Robert Bosch Gmbh Schaltungsanordnung und Verfahren zum Betreiben eines Elektromotors an einem Gleichspannungsnetz

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3364407A (en) * 1962-10-08 1968-01-16 Sperry Rand Corp Brushless direct current motor
US3377535A (en) * 1962-10-25 1968-04-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method and apparatus for controlling speed of a dc motor of brushless type
DE2419432A1 (de) * 1974-04-23 1975-10-30 Papst Motoren Kg Kollektorloser gleichstrommotor
FR2345755A1 (fr) * 1976-02-04 1977-10-21 Thomson Csf Systeme utilisant un element magnetosensible pour engendrer un signal electrique en synchronisme avec le mouvement periodique d'une piece, et application aux moteurs a combustion interne
DE3513167A1 (de) * 1985-04-12 1986-10-16 Papst-Motoren GmbH & Co KG, 7742 St Georgen Ansteuerungsschaltung fuer kollektorlose gleichstrommotoren
DE19608424A1 (de) * 1996-03-05 1997-09-11 Papst Motoren Gmbh & Co Kg Verfahren zum drehzahlabhängigen Steuern des Kommutierungszeitpunkts bei einem elektronisch kommutierten Motor, und Motor zur Durchführung eines solchen Verfahrens

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2403432B2 (de) * 1974-01-24 1975-11-13 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Gleichstrommotor mit mehrphasiger Ständerwicklung und durch n Hallgeneratoren gesteuerter elektronischer Kommutierungseinrichtung
JPS576591A (en) * 1980-06-11 1982-01-13 Japan Servo Co Ltd Direct current brushless motor and drive controller thereof
US4535275A (en) * 1981-12-23 1985-08-13 Papst-Motoren Gmbh & Co., Kg Brushless D-C motor system with improved commutation circuit
BR8805485A (pt) * 1988-10-17 1990-06-05 Brasil Compressores Sa Circuito eletronico de controle para motor de corrente continua sem escovas
JPH0393489A (ja) * 1989-09-06 1991-04-18 Copal Electron Co Ltd 直流ブラシレスモータ駆動方法
KR930004029B1 (ko) * 1990-11-06 1993-05-19 주식회사 전연전기공업 트래피조이달(Trapezoidal) 구동형 무정류자 직류 전동기의 최적 정류회로
DE59604662D1 (de) * 1995-09-29 2000-04-20 Papst Motoren Gmbh & Co Kg Elektronisch kommutierter Aussenläufermotor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3364407A (en) * 1962-10-08 1968-01-16 Sperry Rand Corp Brushless direct current motor
US3377535A (en) * 1962-10-25 1968-04-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method and apparatus for controlling speed of a dc motor of brushless type
DE2419432A1 (de) * 1974-04-23 1975-10-30 Papst Motoren Kg Kollektorloser gleichstrommotor
FR2345755A1 (fr) * 1976-02-04 1977-10-21 Thomson Csf Systeme utilisant un element magnetosensible pour engendrer un signal electrique en synchronisme avec le mouvement periodique d'une piece, et application aux moteurs a combustion interne
DE3513167A1 (de) * 1985-04-12 1986-10-16 Papst-Motoren GmbH & Co KG, 7742 St Georgen Ansteuerungsschaltung fuer kollektorlose gleichstrommotoren
DE19608424A1 (de) * 1996-03-05 1997-09-11 Papst Motoren Gmbh & Co Kg Verfahren zum drehzahlabhängigen Steuern des Kommutierungszeitpunkts bei einem elektronisch kommutierten Motor, und Motor zur Durchführung eines solchen Verfahrens

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016105629A1 (de) * 2016-03-24 2017-09-28 Getrag Getriebe- Und Zahnradfabrik Hermann Hagenmeyer Gmbh & Cie Kg Verfahren und Anordnung zum Betätigen einer Antriebsstrangkomponente
WO2017162771A1 (de) 2016-03-24 2017-09-28 GETRAG B.V. & Co. KG Verfahren und anordnung zum betätigen einer antriebsstrangkomponente

Also Published As

Publication number Publication date
EP0913028A1 (de) 1999-05-06
WO1998052275A1 (de) 1998-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19533076B4 (de) Steuerschaltung für einen bürstenlosen Synchron-Elektromotor
DE102009036274B4 (de) Drehungserfassungsvorrichtung und Gleichstrommotor
DE3044056C2 (de) Zweipulsiger kollektorloser Gleichstrommotor
EP0150324B1 (de) Kollektorloser Gleichstrommotor
DE10033561B4 (de) Elektronisch kommutierter Motor mit Kommutierungssignal
DE2225442B2 (de) Kollektorloser Gleichstrommotor
EP0945967A2 (de) Elektronisch kommutierter Motor
DE102005045401A1 (de) Verfahren zur Stromversorgung eines über eine Halbleiter-Leistungsendstufe elektronisch kommutierbaren Gleichstrommotors
EP0986855B1 (de) Elektronisch kommutierter motor
DE10316539A1 (de) Schaltungsanordnung und Verfahren zur Ansteuerung eines bürstenlosen permanenterregten Gleichstrommotors
DE2639055B2 (de) Schaltungsanordnung für einen kollektorlosen Gleichstrommotor
DE3913501A1 (de) Kommutatorloser, magnetisch gesteuerter elektromotor
DE2618293A1 (de) Kollektorloser gleichstrommotor
EP0614263A1 (de) Einphasiger Reluktanzmotor zum Starten dieses Motors in einer gewünschten Drehrichtung
EP0998781B1 (de) Klauenpolmotor
DE19720309A1 (de) Elektronisch kommutierter Motor
DE3607014B4 (de) Schaltungsanordnung zur pulsbreitenmodulierten Ansteuerung eines Gleichstrommotors
DE2263242C2 (de) Kollektorloser Gleichstrommotor
DE4124425B4 (de) Kollektorloser Gleichstrommotor mit verbesserter Drehmomentwelligkeit
DE19519248A1 (de) Verfahren zur Strombegrenzung bei einem Gleichstrommotor, und Gleichstrommotor zur Durchführung eines solchen Verfahrens
EP1443635A1 (de) Verfahren zum Steuern des Zündwinkels
DE3432372C2 (de) Dreiphasiger kollektorloser Gleichstrommotor
DE19650908A1 (de) Elektronisch kommutierter Motor
DE2321022C2 (de) Kollektorloser Gleichstrommotor mit einem axialen Luftspalt
DE2725502C2 (de) Anordnung zur Drehzahlerfassung und vorzugsweise Drehzahlregelung

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8110 Request for examination paragraph 44
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: EBM-PAPST ST. GEORGEN GMBH & CO. KG, 78112 ST. GEO

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20111201