DE19720309A1 - Elektronisch kommutierter Motor - Google Patents
Elektronisch kommutierter MotorInfo
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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.
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.
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),
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.
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
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.
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