DE19804874A1 - Antriebssteuereinrichtung für einen bürstenlosen Motor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebssteuereinrichtung für einen bürsten­ losen Motor, die eine Tastverhältnissteuerung des bürstenlosen Motors durch Modu­ lieren der Impulsbreite eines Antriebsimpulses in Übereinstimmung mit der Einstellung der Drehgeschwindigkeit steuert. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Antriebssteuereinrichtung für einen bürstenlosen Motor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, einen bürstenlosen Motor sowie ein Verfahren zum Betreiben eines bürstenlosen Motors.

Die JP-A-H5-34781 offenbart ein Verfahren zur Steuerung der Geschwindigkeit ei­ nes bürstenlosen Motors, das eine Geschwindigkeitsteuerung durch Ändern der Im­ pulsbreite eines Antriebsimpulses, der den Erregerspulen zur Erzeugung eines ma­ gnetisches Drehfeldes für den Rotor zugeführt wird, zum Beispiel durch Impulsbrei­ tenmodulation (PWM) ausführt. Bei dieser Impulsbreitenmodulation werden eine Dreieckwelle mit einer bestimmten Frequenz und ein Schwellenwert, welcher der ein­ gestellten Drehgeschwindigkeit entspricht, verglichen, und wenn die Drehge­ schwindigkeitseinstellung kleiner ist, wird die Impulsbreite (das Tastverhältnis) des Antriebsimpulses zur Senkung der Drehgeschwindigkeit des Rotors verringert, wäh­ rend wenn die Drehgeschwindigkeitseinstellung größer ist, die Impulsbreite (das Tastverhältnis) des Antriebsimpulses zur Erhöhung der Drehgeschwindigkeit des Ro­ tors vergrößert wird.

Es wurde jedoch bestätigt, daß zum Zeitpunkt eines Anstiegs der Quelle ein Strom­ stoß Ia, wie durch die strichpunktierte Linie in Fig. 7(c) dargestellt, erzeugt wird, wenn die Quelle über einen kurzen Zeitraum aus irgendeinem Grund bei einem dre­ henden Motor ausgeschaltet wird. Dieses Phänomen tritt ein, da bei einem kurzzeiti­ gen Ausschalten der Quelle die Spannung (die Spannung beim Schwellenwert und dergleichen) in den Signalsystemen, die den Antriebsimpuls bilden, aufgrund des Ein­ flusses der kapazitiven Elemente in der Schaltung nicht sofort abfällt, und bei einem erneuten Ansteigen der Quelle der Motor versucht, abrupt mit einer Drehung bei ei­ nem Tastverhältniswert zu beginnen, das so hoch wie vor der Abschaltung ist. Wenn die Quelle jedoch über eine lange Zeit ausgeschaltet wird, gelangen die einzelnen Si­ gnalsysteme in Zustände, die ihren Anfangszuständen ähnlich sind, und wenn die Quelle wieder steigt, ist dies ähnlich einem normalen Anlassen. Die Erzeugung eines solchen Stromstoßes beeinflußt die Einstellung des maximalen Nennstroms für die Schaltelemente (FET), welche die Stromversorgung zu den Erregerspulen ein/ausschalten.

Wenn zusätzlich beim Anlassen des Motors, d. h., wenn der Motor, der sich in einem angehaltenen Zustand befindet, gestartet werden soll, die Dreieckwelle und der Schwellenwert, welcher der Drehgeschwindigkeitseinstellung entspricht, einfach wie nach dem Stand der Technik zur Bildung eines Antriebsimpulses verglichen werden, versucht der Motor, abrupt mit der Drehung bei einer Impulsbreite zu beginnen, die der Drehgeschwindigkeitseinstellung zum Zeitpunkt der Einschaltung entspricht. Folglich wird den Erregerspulen, die um den Stator gewickelt sind, plötzlich Strom zugeführt, was zu einer sofortigen Abstoßung von und Anziehung zu den Perma­ nentmagneten des Rotors führt, so daß verschiedene Teile des Motors verzerrt wer­ den, wodurch ein magnetisches Rauschen erzeugt wird.

Ferner wurde bestätigt, daß bei einer plötzlichen Erhöhung des Einstellwerts für die Drehgeschwindigkeit ein starkes Magnetfeld an den Erregerspulen erzeugt wird, was zu einer Verstärkung des Motorgeräusches führt.

Das allgemeine Problem bei dem zuvor beschriebenen Phänomen besteht darin, daß bei einer plötzlichen Änderung nach oben der Drehgeschwindigkeit des Rotors sich die Leistung des Motors aufgrund der Erzeugung eines Stromstoßes mit ungewöhnli­ chem Rauschen und dergleichen verschlechtert.

Daher besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Antriebssteuer­ einrichtung für einen bürstenlosen Motor zu schaffen, welche zur Minimierung einer Leistungsverringerung des Motors imstande ist, die andernfalls durch eine Verände­ rung, wie einem plötzlichen Anstieg in der Drehgeschwindigkeit des Rotors, verur­ sacht wird, wobei vorzugsweise berücksichtigt werden soll, daß bei einer langsamen Verringerung des Einstellwerts der Drehgeschwindigkeit der Zustand, in dem sich der Rotor durch Trägheit dreht, unterbrochen wird, was zu einem Zustand führt, in dem eine Motorbremsung eintritt, wodurch das Motorgeräusch erhöht wird.

Die vorgenannte Aufgabe wird durch eine Antriebssteuereinrichtung gemäß An­ spruch 1, einen bürstenlosen Motor gemäß Anspruch 14 bzw. ein Verfahren zum Be­ treiben eines bürstenlosen Motors gemäß Anspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Weiterbil­ dungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Zur Lösung der zuvor beschriebenen Aufgabe umfaßt die Antriebssteuereinrichtung für einen bürstenlosen Motor gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise einen Rotor, der mit Permanentmagneten versehen ist, einen Stator, der mit Erregerspulen versehen ist, die um ihn zur Erzeugung eines magnetischen Drehfeldes gewickelt sind, so daß der Rotor in Drehung versetzt wird, Hallelemente zum Erfassen der Posi­ tion des Rotors, ein Schaltmittel, das die Richtung des Stroms, der den Erregerspulen zugeführt wird, umschaltet, ein Mittel zur Antriebssteuerung, das eine Schaltsteue­ rung für das Schaltmittel unter Verwendung von Ausgangssignalen von den Hallele­ menten steuert und auch die Strommenge, die den Erregerspulen zugeführt wird, un­ ter Verwendung eines Antriebsimpulses steuert, ein Mittel zur Impulsbreitenmodula­ tion, das die Impulsbreite des Antriebsimpulses mit einem Einstellsignal zur Einstel­ lung der Drehgeschwindigkeit des Rotors bestimmt und die Impulsbreite durch Än­ dern des Einstellsignals moduliert, und ein Mittel zur allmählichen Impulsbreitenerhö­ hung, das, wenn eine Änderung nach oben der Rotordrehgeschwindigkeit verlangt wird, langsam eine starke Änderung in der Impulsbreite des Antriebsimpulses durch­ führt, bis die Impulsbreite erreicht ist, die dem Einstellsignal entspricht.

Wenn die Rotordrehgeschwindigkeit stark erhöht werden soll, zum Beispiel, wenn die Quelle nach einer vorübergehenden Abschaltung steigt, beim Anlassen des Mo­ tors, wenn die Einstellung für die Drehgeschwindigkeit erhöht wird und dergleichen, wird folglich die Impulsbreite des Antriebsimpulses allmählich durch das Mittel für eine allmähliche Impulsbreitenerhöhung vergrößert, bis die Impulsbreite, die dem Drehgeschwindigkeitseinstellsignal entspricht, erreicht ist, und die Drehgeschwindig­ keit des Rotors wird langsam erhöht, bis sie die Drehgeschwindigkeitseinstellung er­ reicht.

In einem der Zustände bzw. Moden, in dem ein starker Anstieg der Rotordrehge­ schwindigkeit verlangt wird, d. h., wenn die Quelle bzw. Quellenspannung nach einer vorübergehenden Abschaltung ansteigt, kann die Steuerung bei einem Start oder die Steuerung, die normalerweise durchgeführt wird, wenn die Werteinstellung verändert wird, nicht wie gewöhnlich verwendet werden, da die Spannung in den Signalsyste­ men, die den Drehgeschwindigkeitsantriebsimpuls bildet, zum Zeitpunkt des Anstiegs noch immer vorhanden ist, und es muß der Schwellenwert, welcher der Drehge­ schwindigkeitseinstellung entspricht, synchron mit dem Anstieg der Quelle geändert werden.

So ist eine Steuereinrichtung für einen bürstenlosen Motor, welche die zuvor be­ schriebene Anforderung erfüllt, insbesondere versehen mit einem Rotor mit Perma­ nentmagneten, einem Stator mit Erregerspulen, die um ihn zum Erzeugen eines dre­ henden Magnetfeldes gewickelt sind, um den Rotor in Drehung zu versetzen, Hall­ elementen zum Erfassen der Position des Rotors, einem Schaltmittel, das die Richtung des Stroms, der den Erregerspulen zugeführt wird, umschaltet, einem Mittel zur Im­ pulsbreitenmodulation mit einem Schwingkreis, der einen Schwingungsimpuls mit ei­ ner bestimmten Frequenz erzeugt, das einen Antriebsimpuls durch den Vergleich des Schwingimpulses, der von dem Schwingkreis ausgegeben wird, mit einem Schwel­ lenwert erzeugt, welcher der Drehgeschwindigkeitseinstellung entspricht, und die Impulsbreite des Antriebsimpulses durch Ändern des Schwellenwerts moduliert, ei­ nem Mittel zur Antriebssteuerung, das die Schaltsteuerung für das Schaltmittel unter Verwendung von Ausgangssignalen von den Hallelementen durchführt und die Strommenge, die den Erregerspulen zugeführt wird, mit dem Antriebsimpuls steuert, und einem Mittel zur allmählichen Impulsbreitenerhöhung, das den Schwellenwert in die Richtung ändert, in welche die Impulsbreite verkürzt wird, wenn die Quelle nach einer vorübergehenden Abschaltung steigt, und diesen langsam unter Verwendung einer spezifischen Zeitkonstante auf den Wert bringt, welcher der Drehgeschwindig­ keitseinstellung entspricht.

Genauer gesagt kann ein Aufbau verwendet werden, bei dem das Mittel zur Impuls­ breitenmodulation eine Dreieckwelle mit einer bestimmten Frequenz mit dem Schwellenwert vergleicht, welcher der Drehgeschwindigkeitseinstellung entspricht, eine Periode bzw. Zeitdauer der Dreieckwelle als Impulsbreite wählt, in der ihr Wert den Schwellenwert übersteigt, und die Impulsbreite des Antriebsimpulses durch Än­ dern des Schwellenwerts moduliert und das Mittel zur allmählichen Impulsbreitener­ höhung den Wert des Schwellenwerts erhöht, wenn die Quelle nach einer vorüber­ gehenden Abschaltung steigt, und ihn langsam unter Verwendung einer spezifischen Zeitkonstante auf den Wert senkt, welcher der Drehgeschwindigkeitseinstellung ent­ spricht.

Wenn die Quelle nach einer vorübergehenden Abschaltung steigt, wird folglich der Schwellenwert vorübergehend angehoben, wodurch die Impulsbreite des Antrieb­ simpulses verkürzt wird und anschließend allmählich zu der Impulsbreite zurückkehrt, die der Drehgeschwindigkeitseinstellung entspricht. Somit fließt bei einem Anstieg der Quelle nicht plötzlich ein großer Strom zu den Erregerspulen, und auch der Erre­ gerstrom steigt langsam, so daß die Drehung des Rotors allmählich an Geschwindig­ keit zunimmt, bis sie wieder den Zustand erreicht, in dem sie vor der Abschaltung war.

In einem der Zustände bzw. Moden, in dem eine starke Erhöhung der Rotordrehge­ schwindigkeit verlangt wird, d. h., wenn der Motor aus einem angehalten Zustand ge­ startet wird, ist es in der Anfangsstartphase bzw. Anfahrphase wünschenswert, den Wert des Schwellenwerts allmählich unter Verwendung einer bestimmten Zeitkon­ stante von dem Wert, bei dem die Impulsbreite 0 beträgt, auf den Wert zu bringen, welcher der Drehgeschwindigkeitseinstellung entspricht. Genauer gesagt kann ein Aufbau verwendet werden, bei dem das Mittel zur Impulsbreitenmodulation eine Dreieckwelle mit einer bestimmten Frequenz mit dem Schwellenwert vergleicht, wel­ cher der Drehgeschwindigkeitseinstellung entspricht, eine Periode der Dreieckwelle als Impulsbreite wählt, in der ihr Wert den Schwellenwert übersteigt, und die Impuls­ breite des Antriebsimpulses durch Ändern des Schwellenwerts moduliert, und das Mittel zur allmählichen Impulsbreitenerhöhung den Wert des Schwellenwerts, der den oder mehr als den Höchstwert der Dreieckwelle aufweist, bei dem Anstieg der Quelle während eines Starts langsam unter Verwendung einer spezifischen Zeitkon­ stante auf den Wert senkt, welcher der Drehgeschwindigkeitseinstellung entspricht.

Da bei einem solchen Aufbau der Schwellenwert beim Anlassen des Motors allmäh­ lich von dem Wert bei oder über dem Höchstwert der Dreieckwelle auf den Wert ge­ senkt wird, welcher der Drehgeschwindigkeitseinstellung entspricht, nimmt die Im­ pulsbreite des Antriebsimpulses allmählich von einem 0-Zustand (Tastverhältnis = 0%) auf die Breite zu, die der Drehgeschwindigkeitseinstellung entspricht, was zu ei­ nem sanften Anstieg in der Stromzuführung zu den Erregerspulen beim Anlassen führt, d. h., zu einer langsamen Zunahme der Drehgeschwindigkeit des Rotors.

Während sich der Motor in einem angehaltenen Zustand befindet, wobei die Span­ nung, welche die Drehgeschwindigkeit des Motors einstellt (Dreheinstellspannung), bei 0V (Erd- bzw. Masse-Spannung) vor einem Anlassen eingestellt ist, kann in eini­ gen Anwendungen abhängig vom Einbauort ein Rauschen der Dreheinstellspannung überlagert sein oder die Masse-Spannung schwanken. Der Rauschpegel ist wahr­ scheinlich hoch, wenn die Quelle eines Fahrzeuges verwendet wird, und obwohl sich der Motor in einem angehaltenen Zustand befindet, kann ihn dieses Rauschen in Drehung versetzen. Zur Behandlung dieses Problems ist es wünschenswert, sicherzu­ stellen, daß der Antriebsimpuls erst dann gebildet wird, wenn die Dreheinstellspan­ nung eine Drehstartentscheidungsspannung übersteigt, indem die Dreheinstellspan­ nung zur Einstellung der Drehgeschwindigkeit des Motors im angehaltenen Zustand auf eine Haltezustandsspannung eingestellt wird und die Dreheinstellspannung mit der Drehstartentscheidungsspannung verglichen wird, die höher als die Haltespan­ nung ist. Da sich bei diesem Aufbau der Motor erst dreht, wenn die Dreheinstellspan­ nung die Drehstartentscheidungsspannung übersteigt, dreht sich der Motor niemals vor einem Anlassen aufgrund eines Rauschens oder einer Schwankung der Erdspan­ nung.

Zusätzlich ist in einem der Moden, in dem ein starker Anstieg in der Rotordrehge­ schwindigkeit verlangt wird, d. h., wenn der Wert der Drehgeschwindigkeitseinstel­ lung erhöht wird, wünschenswert, den Schwellenwert allmählich unter Verwendung einer bestimmten Zeitkonstante von dem Wert vor der Änderung der Einstellung auf den Wert einzustellen, welcher der Drehgeschwindigkeitseinstellung nach der Ände­ rung der Einstellung entspricht, wenn die Drehgeschwindigkeitseinstellung erhöht wird. Genauer gesagt kann ein Aufbau verwendet werden, bei dem das Mittel zur Impulsbreitenmodulation eine Dreieckwelle mit einer bestimmten Frequenz mit einem Schwellenwert vergleicht, welcher der Drehgeschwindigkeitseinstellung entspricht, eine Periode der Dreieckwelle als Impulsbreite wählt, in der ihr Wert den Schwellen­ wert übersteigt, und die Impulsbreite des Antriebsimpulses durch Ändern des Schwellenwerts moduliert, und das Mittel zur allmählichen Impulsbreitenerhöhung unter Verwendung einer bestimmten Zeitkonstante den Schwellenwert allmählich von dem Wert vor der Änderung der Einstellung auf den Wert senkt, welcher der Drehgeschwindigkeitseinstellung nach der Änderung in der Einstellung entspricht, wenn die Einstellung für die Drehgeschwindigkeit erhöht wird.

Da der Schwellenwert allmählich von dem Wert vor der Änderung der Einstellung auf den Wert nach der Änderung der Einstellung gesenkt wird, wird daher die Impuls­ breite des Antriebsimpulses nicht abrupt geändert, wenn die Einstellung der Drehge­ schwindigkeit geändert wird, sondern steigt vielmehr allmählich, so daß sie langsam auf den neuen Wert, der für die Drehgeschwindigkeit eingestellt ist, steigt.

Es muß festgehalten werden, daß die Einstellung der Drehgeschwindigkeit zwar mit einer langsamen Änderung des Schwellenwerts wie zuvor beschrieben erhöht wird, aber wenn die Einstellung der Drehgeschwindigkeit gesenkt werden soll, eine sofor­ tige Änderung des Schwellenwerts von dem Wert vor der Änderung der Einstellung auf den Wert, welcher der Drehgeschwindigkeitseinstellung nach der Änderung der Einstellung entspricht, wünschenswert ist. Mit anderen Worten, wenn die Einstellung der Drehgeschwindigkeit gesenkt werden soll, kann der Schwellenwert sofort von dem Wert vor der Änderung der Einstellung auf den Wert, welcher der Drehge­ schwindigkeitseinstellung nach der Änderung der Einstellung entspricht, erhöht werden, um die Impulsbreite des Antriebsimpulses sofort zu verkürzen. Da die Im­ pulsbreite des Antriebsimpulses sofort verkürzt wird, wenn die Einstellung der Dreh­ geschwindigkeit auf diese Weise geändert wird, verlangsamt sich die Drehgeschwin­ digkeit des Rotors allmählich unter seiner eigenen Trägheit, bis eine Drehgeschwin­ digkeit gleich der Drehgeschwindigkeitseinstellung nach dem Ändern der Einstellung erreicht ist.

Die zuvor beschriebene Konstruktion kann durch Berechnen des Wertes des Schwellenwerts und dergleichen unter Verwendung der eingegebenen Information wie des Einstellsignals zur Einstellung der Drehgeschwindigkeit auf der Basis eines Programms durchgeführt werden, das in einem Mikrocomputer vorgesehen ist, oder kann ausschließlich aus elektrischen Schaltungen bestehen, ohne einen Mikrocompu­ ter zu verwenden.

Die voranstehenden und andere Merkmale der Erfindung und begleitende Vorteile werden für den Fachmann angesichts der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel darstellt, ver­ ständlicher und offensichtlicher. Es zeigt:

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm des bürstenlosen Motors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein elektrisches Schaltbild das einen Teil der Steuereinrichtung des bür­ stenlosen Motors gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;

Fig. 3 ein elektrisches Schaltbild, das den restlichen Teil der Steuereinrichtung des bürstenlosen Motors gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;

Fig. 4 ein elektrisches Schaltbild, das eine Quellenspannungskorrekturschaltung darstellt;

Fig. 5 Ablaufdiagramme, welche die Verhältnisse zwischen einer Ausgangstast­ verhältnisreferenzspannung Vd, einem Dreieckwellensignal Pt, einem Aus­ gangstastverhältnissignal Pd und einer Spannung VF, die den einzelnen Spulen der einzelnen Feldeffekttransistoren angelegt wird, zeigen, wobei Fig. 5A ein Ablaufdiagramm zeigt, das die Verhältnisse darstellt, die erreicht werden, wenn die Quellenspannung eine Nennspannung ist, Fig. 5B ein Ablaufdiagramm zeigt, das die Verhältnisse darstellt, die erreicht werden, wenn die Quellenspannung nach oben verschoben ist, und Fig. 5C ein Ablaufdiagramm zeigt, das die Verhältnisse darstellt, die erreicht werden, wenn die Quellenspannung nach unten verschoben ist;

Fig. 6 ein elektrisches Schaltbild, das eine Stromstoßverhinderungsschaltung zeigt;

Fig. 7 Ablaufdiagramme, wobei Fig. 7A ein Ablaufdiagramm zeigt, welches das Verhältnis zwischen der Ausgangsreferenzspannung und dem Dreieckwel­ lensignal Pt darstellt, Fig. 7B ein Ablaufdiagramm des Ausgangstastver­ hältnissignals Pd zeigt und Fig. 7C ein Ablaufdiagramm des Stroms I zeigt, der zu den Spulen der Feldeffekttransistoren fließt;

Fig. 8 ein Flußdiagramm, das die Stromstoßverhinderungssteuerung zeigt;

Fig. 9 ein elektrisches Schaltbild, das eine Startverzögerungsschaltung zeigt;

Fig. 10 Ablaufdiagramme, wobei Fig. 10A ein Ablaufdiagramm zeigt, das die Ver­ zögerung in einer Ausgangseinstellspannung VN darstellt, Fig. 10B ein Ab­ laufdiagramm zeigt, welches das Verhältnis zwischen der Ausgangstast­ verhältnisreferenzspannung Vd, die durch die Verzögerung in der Aus­ gangseinstellspannung VN geändert wird, und dem Dreieckwellensignal Pt darstellt, und Fig. 10C ein Ablaufdiagramm des Ausgangstastverhältnissi­ gnals Pd darstellt;

Fig. 11 ein Flußdiagramm, das die Startverzögerungssteuerung zeigt;

Fig. 12 ein elektrisches Schaltbild, das eine Schaltung zur Verzögerung des Ein­ gangseinstellspannungsanstiegs zeigt;

Fig. 13A ein Ablaufdiagramm, welches die Verhältnisse zwischen der Ausgangsein­ stellspannung VN', der Ausgangstastverhältnisreferenzspannung Vd, dem Dreieckwellensignal Pt und dem Ausgangstastverhältnissignal Pd zeigt, die erreicht werden, wenn keine Verzögerung des Eingangseinstellspan­ nungsanstiegs durchgeführt wird, und Fig. 13B ein Ablaufdiagramm, wel­ ches die Verhältnisse zwischen der Ausgangseinstellspannung VN, der Ausgangstastverhältnisreferenzspannung Vd, dem Dreieckwellensignal Pt und dem Ausgangstastverhältnissignal Pd zeigt, die erreicht werden, wenn die Verzögerung des Eingangseinstellspannungsanstiegs durchgeführt wird; und

Fig. 14 ein Flußdiagramm, das die Steuerung zur Verzögerung des Eingangsein­ stellspannungsanstiegs zeigt.

Es folgt eine Erklärung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnung.

Fig. 1 zeigt einen dreiphasigen bürstenlosen (Elektro-)Motor 1, der von einer Steuer­ einrichtung für einen bürstenlosen Motor gemäß der vorliegenden Erfindung gesteu­ ert wird. Dieser bürstenlose Motor 1 umfaßt einen Rotor 3 und einen Stator 4, wobei der Rotor 3 durch ein magnetisches Drehfeld in Drehung versetzt wird, das von dem Stator 4 für den Rotor 3 erzeugt wird, der mit Permanentmagneten 2 an seiner inneren Umfangsfläche versehen ist, die der äußeren Umfangsfläche des Stators 4 gegenüber­ liegt, wobei die Permanentmagnete 2 so positioniert sind, daß ihre Nord-Pole und Süd-Pole abwechselnd entlang der Richtung, in die sich der Rotor 3 dreht, angeord­ net sind. Zusätzlich sind Rotormagnete 6 zum Erfassen der Position des Rotors 3 an einem Ende einer drehbaren Welle 5 befestigt, die ihrerseits an dem Rotor 3 befestigt ist bzw. diesen trägt, und Hallelemente 7, die Änderungen der magnetischen Pole der Rotormagnete 6 erfassen, sind in der Nähe der Rotormagnete 6 vorgesehen. Erreger­ spulen 8, die um einzelne Arme des Stators 4 gewickelt sind, umfassen drei Erreger­ spulen U, V und W, und in diesem Ausführungsbeispiel sind die drei Erregerspulen U, V und W in Dreieckschaltung geschaltet. Es muß festgehalten werden, daß die Erre­ gerspulen U, V und W statt dessen auch in Sternschaltung geschaltet sein können.

Die Steuereinrichtung, die den bürstenlosen Motor 1, der insbesondere wie zuvor be­ schrieben aufgebaut ist, steuert, kann zum Beispiel wie in Fig. 2 dargestellt aufgebaut sein, umfassend eine Hall-Detektionsschaltung 10, die Signale von den Hallelementen 7 erfaßt, eine Dreiphasen-Logikschaltung 11, welche die Reihenfolge, in der den Er­ regerspulen U, V und W Strom zugeführt wird, auf der Basis eines Signals, das von der Hall-Detektionsschaltung 10 empfangen wird, einstellt, und eine Ausgangssignal­ schaltung 12, die ein Schaltmittel steuert, das die Richtung, in der den Erregerspulen U, V und W Strom zugeführt wird, unter Verwendung eines Stromversorgungszeit­ steuersignals, das von der Dreiphasen-Logikschaltung 11 bereitgestellt wird, und ei­ nes Ausgangstastverhältnissignals Pd, das von einer Ausgangstastverhältniseinstell­ schaltung 13 bereitgestellt wird, die in der Folge beschrieben wird, umschaltet. Das Schaltmittel wird hier durch Bereitstellung von drei parallelen Sätzen von Feld­ effekttransistoren zwischen einer Sourceleitung 30, die an ein Stromversorgungsmit­ tel, wie eine Batterie, angeschlossen ist, und der Masse bzw. Erde gebildet, wobei je­ der Satz zwei Feldeffekttransistoren umfaßt, die zwischen der Sourceleitung 30 und der Erde hintereinandergeschaltet sind, und wobei die einzelnen Anschlüsse der Er­ regerspulen U, V und W, die in Dreieckschaltung geschaltet sind, jeweils zwischen den hintereinandergeschalteten Feldeffekttransistoren angeschlossen sind, das heißt, zwischen FET 1 und 2, zwischen FET 3 und 4, zwischen FET 5 und 6.

Die Ausgangstastverhältniseinstellschaltung 13 kann zum Beispiel wie in Fig. 3 dar­ gestellt aufgebaut sein, wobei eine Quellenspannung VB (eine 12V Nennspannung) der Sourceleitung 30 zugeführt wird, die an eine Batterie angeschlossen ist. Zusätz­ lich ist eine Konstantspannungsschaltung 14 an die Sourceleitung 30 angeschlossen, sc daß selbst bei einer Schwankung der Quellenspannung VB eine konstante Span­ nung Vs mit einem konstanten Wert (vorzugsweise etwa 5V bei normalen Bedingun­ gen) an eine Konstantspannungsleitung 31 ausgegeben wird. Ein Schiebewiderstand VR, eine Startverzögerungsschaltung 18 und eine Quellenspannungskorrekturschal­ tung 16, sind an die Konstantspannungsleitung (5V) 31 angeschlossen.

Als Mittel zur Drehgeschwindigkeitseinstellung, welches die Drehgeschwindigkeit des bürstenlosen Motors 1 einstellt, ist der Schiebewiderstand VR vorgesehen. Eine konstante Spannung Vs wird an die beiden Enden des Schiebewiderstands VR ange­ legt, und bei einem Schiebeanschluß des Schiebewiderstands VR wird eine Spannung (Eingangseinstellspannung) Vn, die durch Teilung der konstanten Spannung Vs er­ halten wird, die zu der gewünschten Drehgeschwindigkeit proportional ist, ausgege­ ben. Diese Eingangseinstellspannung Vn wird einem Operationsverstärker OP1 eines Spannungsfolger 5 eingegeben, und eine Ausgangseinstellspannung VN wird an der Ausgangsseite ausgegeben. Zusätzlich wird die Eingangseinstellspannung Vn einem Inversionseingangsanschluß eines Operationsverstärkers OP2 eingegeben, der eine Drehstartentscheidungsschaltung 40 darstellt. Ein Spannung Vref, die durch Teilung der konstanten Spannung Vs an den Widerständen R1 und R2 erhalten wird, wird ei­ nem Nicht-Inversionseingangsanschluß des Operationsverstärkers OP2 als Referenz­ spannung eingegeben.

Bis die Eingangseinstellspannung Vn die Referenzspannung Vref in der Anfangs­ startphase erreicht, wird in der Drehstartentscheidungsschaltung 40 ein Signal von einem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers OP2 an einen Basisanschluß ei­ nes Transistors TR2 ausgegeben, um den Kollektor und den Emitter des Transistors TR2 in einen leitenden Zustand zu bringen und die Ausgangsseite des Operations­ verstärkers OP1 in einen leitenden Zustand mit der Erde bzw. Masse zu bringen, wo­ durch die Ausgangseinstellspannung VN auf 0V gestellt wird. Wenn sich daher der bürstenlose Motor 1 in einem angehaltenen Zustand befindet, wobei die Dreheinstell­ spannung Vn auf 0V (Massepotential) gestellt ist, wird das Problem beseitigt, daß der bürstenlose Motor sich selbst bei der geringsten Schwankung des Massepotentials, die durch ein Rauschen verursacht wird, zu drehen beginnt. Die Referenzspannung Vref wird auf einen Wert eingestellt, der höher als der Schwankungsbereich ist, der durch ein Rauschen verursacht werden könnte, wenn sich die Eingangseinstellspan­ nung Vn auf dem Massepotential befindet. Es muß festgehalten werden, daß diese Drehstartentscheidungsschaltung 40 besonders wichtig ist, wenn der bürstenlose Motor 1 in einem Fahrzeug angebracht ist, da der der Masseleitung überlagerte Rauschpegel im Falle einer Quelle in einem Fahrzeug für gewöhnlich hoch ist.

Wenn die Eingangseinstellspannung Vn das Einstellpotential Vref erreicht hat, wird das Signal an dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers OP2 auf 0V gestellt, wodurch der Kollektor und der Emitter des Transistors TR2 in den nichtleitenden Zu­ stand gebracht werden, und der Wert der Ausgangseinstellspannung VN, die einem Irversionseingangsanschluß eines Operationsverstärkers OP4 über einen Widerstand Rt eingegeben wird, wird gleich dem Wert der Eingangseinstellspannung Vn.

Eine Referenzspannung Vs1, die durch Teilung der konstanten Spannung Vs an Wi­ derständen R3 und R4 erhalten wird, bzw. eine von einer Quellenspannungskorrek­ turschaltung 16 bereitgestellte Referenzspannung VC wird einem Nicht-Inversions­ eingangsanschluß des Operationsverstärkers OP4 eingegeben, und der Spannungs­ unterschied zwischen der Referenzspannung Vs1 bzw. VC und der Ausgangseinstell­ spannung VN wird von einem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers OP4 als Ausgangstastverhältnisreferenzspannung Vd ausgegeben. Diese Ausgangstastver­ hältnisreferenzspannung Vd und die Eingangseinstellspannung Vn haben ein umge­ kehrt proportionales Verhältnis, wobei die Ausgangstastverhältnisreferenzspannung Vd hoch wird, wenn die Eingangseinstellspannung Vn nieder ist, und nieder wird, wenn die Eingangseinstellspannung Vn hoch ist.

Die Ausgangstastverhältnisreferenzspannung Vd wird einem Inversionseingangsan­ schluß eines Operationsverstärkers OP5 eingegeben, und ein Dreieckwellensignal Pt, das von einem Schwingkreis 20 erzeugt wird, wird einem Nicht-Inversionseingangs­ anschluß des Operationsverstärkers OP5 eingegeben. Bei dem Operationsverstärker OP5 werden die Ausgangstastverhältnisreferenzspannung Vd und das Dreieckwel­ lensignal Pt miteinander verglichen, wie zum Beispiel in Fig. 5A dargestellt, und ein Ausgangstastverhältnissignal Pd wird an die Ausgangssignalschaltung 12 ausgege­ ben. Wenn daher die Eingangseinstellspannung Vn nieder ist, wird das Tastverhältnis des Ausgangstastverhältnissignals Pd gesenkt, da die Ausgangstastverhältnisrefe­ renzspannung Vd hoch wird, während bei einer hohen Eingangseinstellspannung Vn das Tastverhältnis des Ausgangstastverhältnissignals Pd steigt, da die Ausgangstast­ verhältnisreferenzspannung Vd nieder wird, wodurch die Drehgeschwindigkeit des Rotors 3 proportional zu der Eingangseinstellspannung Vn gesteuert werden kann.

Zusätzlich kann die Quellenspannungskorrekturschaltung 16 an den Inversionsein­ gangsanschluß des Operationsverstärkers OP4 angeschlossen sein. Die Quellenspan­ nungskorrekturschaltung 16, die zum Beispiel wie in Fig. 4 dargestellt aufgebaut sein kann, soll verhindern, daß die Sicherung schmilzt und eine Unterbrechung verursacht wird und daß der Motor aufgrund von Schwankungen der Drehgeschwindigkeit und dem Anlegen einer übermäßigen Spannung beschädigt wird, was durch Schwankun­ gen in der Quellenspannung VB verursacht werden kann.

In der Quellenspannungkorrekturschaltung 16 wird eine Spannung Vca, die durch Teilen der Quellenspannung VB an Widerständen R5 und R6 erhalten wird, einem Operationsverstärker OP6 eingegeben, der als Puffer dient, und der Ausgang des Operationsverstärkers OP6 läuft zu einer Ladungs/Entladungsschaltung, die aus Transistoren TR3, TR4, TR5 und TR6 und Widerständen R4, R7, R8, R17, R18 und R19 besteht. Diese Ladungs/Entladungsschaltung wird durch das Ausgangstastver­ hältnissignal Pd, das in der Folge ausführlich beschrieben wird, ein- und ausgeschaltet und wenn die Transistoren TR3-TR6 ein- und ausgeschaltet werden, wird ein Kon­ densator C5 in einer Integrierschaltung, die aus einem Widerstand R3 und dem Kon­ densator C5 besteht, geladen und entladen, um die Quellenkorrekturspannung VC am Kondensator C zu erzeugen.

Genauer gesagt, wenn das Ausgangstastverhältnissignal Pd, das von dem Operati­ onsverstärker OP5 ausgegeben wird, auf EIN gestellt wird, sind die Transistoren TR3 und TR4 in einem leitenden Zustand zwischen ihren jeweiligen Kollektoren und Emittern. Dies bringt den Transistor TR5 in einen leitenden Zustand und den Transi­ stur TR6 in einen nichtleitenden Zustand, was dazu führt, daß die Spannung Vca, die proportional zu der Quellenspannung VB ist, den Kondensator C5 lädt, wobei die Spannung (Quellenspannungskorrekturspannung) VC am Kondensator C5 in Über­ einstimmung mit einer Zeitkonstante, die durch den Widerstand R3 und den Konden­ sator C5 bestimmt wird, allmählich von 0(V) auf Vca (V) steigt.

Wenn ferner das Ausgangstastverhältnissignal Pd auf AUS gestellt wird, sind die Transistoren TR3 und TR4 in einem nichtleitenden Zustand, wodurch der Transistor TR5 in einen nichtleitenden Zustand und der Transistor TR6 in einen leitenden Zu­ stand gebracht werden. Folglich wird die elektrische Ladung am Kondensator C5 über den Transistor TR6 zur Masse entladen, und die Spannung am Kondensator C (die Quellenspannungskorrekturspannung VC) wird in Übereinstimmung mit der Zeitkonstante, die durch die Kapazitäten beim Widerstand R3 und Kondensator C5 bestimmt wird, allmählich verringert. Während diese Quellenspannungskorrektur­ spannung VC in Übereinstimmung mit dem EIN/AUS-Zustand des Ausgangstastver­ hältnissignals Pd ein- und ausgeschaltet wird, wird die Spannung, die von dem Ope­ rationsverstärker OP6 ausgegeben wird, nach oben verschoben, wenn die Quellen­ spannung VB hoch wird, und nach unten verschoben, wenn die Quellenspannung VB nieder wird, da die geteilte Spannung Vca in Übereinstimmung mit den Schwan­ kungen in der Quellenspannung VB schwankt.

Der Operationsverstärker OP4, der als Inversionsverstärkungsschaltung dient, gibt eine Ausgangstastverhältnisreferenzspannung Vd aus, die durch das Ausgangsein­ stellsignal VN, das seinem Inversionseingangsanschluß eingegeben wird, und die Quellenspannungskorrekturspannung VC, die seinem Nicht-Inversionseingangsan­ schluß eingegeben wird, invertiert und verstärkt wird. Diese Ausgangstastverhältnis­ referenzspannung Vd wird dem Operationsverstärker OP5 eingegeben, der einen Komparator darstellt, wo sie mit dem Dreieckwellensignal Pt verglichen wird, das von dem Schwingkreis 20 ausgegeben und seinem Nicht-Inversionseingangsanschluß eingegeben wird. Nur wenn der Wert des Dreieckwellensignals Pt größer als jener der Ausgangstastverhältnisreferenzspannung Vd ist, wird ein Ausgangssignal (ein Aus­ gangstastverhältnissignal Pd) ausgegeben.

Da die Ausgangstastverhältnisreferenzspannung Vd um die Korrekturgröße M erhöht wird, die durch die Quellenspannungskorrekturspannung VC erhalten wird, wenn die Quellenspannung VB nach oben verschoben ist, wie in Fig. 5B dargestellt, wird somit die Impulsbreite th des Ausgangstastverhältnissignals Pd verringert, und da die Aus­ gangstastverhältnisreferenzspannung Vd um die Korrekturgröße M verringert wird, die durch die Quellenspannungskorrekturspannung VC erhalten wird, wenn die Quellenspannung VB nach unten verschoben ist, wie in Fig. 5C dargestellt, kann die Impulsbreite tL des Ausgangstastverhältnissignals Pd breiter eingestellt werden.

Daher enthalten die Spannungen VF, die den einzelnen Spulen U, V und W der ein­ zelnen Feldeffekttransistoren FET 1-6 angelegt werden, Ausgangsspannungen (Vm, Vh, VL), die in Übereinstimmung mit der Quellenspannung VB bestimmt sind, und ha­ ben Impulsbreiten (tm, th, tL), die in Übereinstimmung mit dem Ausgangstastverhält­ nissignal Pd bestimmt sind. Die Impulsbreiten werden in Übereinstimmung mit Schwankungen in der Quellenspannung VB geändert, so daß die Ausgangsspannun­ gen (Vm, Vh, VL) und die Impulsbreiten (tm, th, tL), die durch das Ausgangstastver­ hältnissignal Pd bestimmt werden, ein Verhältnis beibehalten, wodurch die Produkte der Ausgangsspannungen (Vm, Vh, VL) und der Impulsbreiten (tm, th, tL) jederzeit konstant sind (Vm × tm = Vh × th = VL × tL = konstant). Folglich kann die Durch­ schnittsspannung an den einzelnen Spulen U, V und W oder den einzelnen Feldef­ fekttransistoren FET 1-6 jederzeit bei einem konstanten Wert gehalten werden, wo­ durch es möglich ist, eine stabile Drehung des Rotors 3 zu erhalten. Es muß festgehal­ ten werden, daß Fig. 5A eine Situation zeigt, in der die Quellenspannung VB eine Nennspannung (12V) ist, wobei die Ausgangsspannungen (Vm, Vh, VL) der Span­ nungen VF, die in Übereinstimmung mit den Schwankungen in der Quellenspannung VB schwanken, ein Verhältnis aufweisen, das als Vh < Vm < VL dargestellt wird.

Eine Stromstoßverhinderungsschaltung 17, die wie in Fig. 6 dargestellt aufgebaut ist, dient der Vermeidung des Stromstoßes, der entsteht, wenn die Quelle nach einer vor­ übergehenden Abschaltung ansteigt, wie durch die strichpunktierte Linie in Fig. 7 dargestellt. Die Stromstoßverhinderungsschaltung 17 ist zwischen der Sourceleitung 30 und einem Inversionseingangsanschluß des Operationsverstärkers OP5 vorgese­ hen.

In der Stromstoßverhinderungsschaltung 17 ist der Kollektor eines Transistors TR1 an die Sourceleitung 30 angeschlossen, und ein Kondensator C1 und ein Widerstand R9 sind parallel zwischen dem Kollektor und der Basis des Transistors TR1 geschaltet. Ferner sind ein Widerstand R10 und ein Kondensator C2 zwischen der Basis des Transistors TR1 und der Masse angeschlossen, wobei der Emitter über einen Wider­ stand R11 an den Inversionseingangsanschluß des Operationsverstärkers OP5 ange­ schlossen ist.

Wenn die Quellenspannung VB gestiegen ist, wird daher der Kondensator C1 durch den Strom, der durch die Sourceleitung 30 zugeführt wird, geladen. Ferner wird auch der Kondensator C2 über die Widerstände R9 und R10 geladen. Während die Kon­ densatoren C1 und C2 geladen werden, wird ein Potential zwischen dem Kollektor und der Basis durch den Widerstand R9 erzeugt, und ein Potential wird an der Basis durch den Widerstand R10 erzeugt, wodurch der Transistor TR1 in einen leitenden Zustand gebracht wird. Dadurch wird eine Spannung, die durch Verringerung der Quellenspannung VB am Widerstand R11 erhalten wird, an den Inversionseingangs­ anschluß des Operationsverstärkers OP5 angelegt. Wenn jedoch die Ladung der Kondensatoren C1 und C2 beendet ist, nachdem die Quellenspannung VB stabilisiert ist, fließt kein Strom mehr durch die Widerstände R9 und R10, was wiederum zu kei­ nem Unterschied im Potential zwischen dem Kollektor und der Basis des Transistors TR1 führt. Somit ist die Leitfähigkeit des Transistors TR1 abgeschaltet, und die Sour­ celeitung 30 und der Inversionseingangsanschluß des Operationsverstärkers OP5 werden voneinander getrennt. Da die Ausgangstastverhältnisreferenzspannung Vd plötzlich auf hoch gestellt wird, wie in Fig. 7(a) dargestellt ist, kann folglich die Im­ pulsbreite des Ausgangstastverhältnisreferenzsignals Pd bei einem Anstieg, nachdem die Quelle vorübergehend abgeschaltet wurde, auf klein gestellt werden, wie in Fig. 7(b) dargestellt ist, und es kann verhindert werden, daß ein Stromstoß zu den FET und den Erregerspulen fließt, wie in Fig. 7(c) dargestellt.

Wenn eine Funktion, gleich jener, die durch die Stromstoßverhinderungsschaltung 17 erreicht wird, durch den Betrieb eines Mikrocomputers erhalten werden soll, kann zum Beispiel die Stromstoßverhinderungssteuerung, wie im Flußdiagramm in Fig. 8 dargestellt, ausgeführt werden. In dieser Stromstoßverhinderungssteuerung wird zunächst in Schritt 100 die Quellenspannung VB gelesen. In diesem Fall wird die Quellenspannung VB von einem Analog-Digital-Wandler in ein digitales Signal um­ gewandelt und in den Mikrocomputer eingelesen. Dann wird in Schritt 120 eine Ent­ scheidung getroffen, ob die gelesene Quellenspannung VB 0V ist. Wenn in dieser Entscheidung beurteilt wird, daß die Quellenspannung VB 0V ist, fährt der Prozeß mit Schritt 130 fort, in dem die Zeitlänge, in der die Quellenspannung VB bei 0V bleibt, gezählt wird (Zeitzählung). Dann wird in Schritt 140 eine Entscheidung getroffen, ob diese gezählte Zeitlänge eine bestimmte Zeitlänge überschritten hat, und wenn die gezählte Zeitlänge geringer als die bestimmte Zeitlänge ist, fährt der Prozeß mit Schritt 150 (FLG1<-1) fort, um vor der Rückkehr zu Schritt 110 ein Verhinderungsflag (FLG1) zu setzen. Danach wird die Quellenspannung VB wieder in Schritt 110 gele­ sen, in Schritt 120 eine Entscheidung getroffen, ob die Quellenspannung VB 0V ist, die Zeitlänge, über welche die Quellenspannung VB bei 0V bleibt, wieder in Schritt 130 gezählt, wenn die Quellenspannung VB mit 0V bestimmt wird, und eine Ent­ scheidung in bezug auf die Länge der verstrichenen Zeit in Schritt 140 getroffen. Da in dieser Entscheidung beurteilt wird, daß die Quellenspannung VB über die be­ stimmte Zeitlänge oder länger bei 0V geblieben ist, kann entschieden werden, daß die Quellenspannung VB nicht vorübergehend abgeschaltet wurde, und der Prozeß fährt mit Schritt 180 zum Löschen des Verhinderungsflags (FLG1<-0) fort, wodurch die Steuerung angehalten wird.

Wenn andererseits die Quellenspannung VB, die in Schritt 110 gelesen wurde, in der Entscheidung in Schritt 120 mit einem anderen Wert als 0V beurteilt wird, fährt der Prozeß mit Schritt 160 fort, in dem eine Entscheidung getroffen wird, ob das Verhin­ derungsflag gesetzt wurde (FLG1=1?). Wenn das Verhinderungsflag nicht gesetzt wurde, wird diese Steuerung angehalten, aber wenn das Verhinderungsflag gesetzt wurde, fährt der Prozeß mit Schritt 170 fort, in dem ein bestimmter Wert α zu der Aus­ gangstastverhältnisrefrrenzspannung (Tastverhältnisreferenzspannung) Vd für eine bestimmte Zeitlänge, d. h., Δt Sekunden, addiert wird, um die Impulsbreite des Aus­ gangstastverhälinissignals Pd zur Verhinderung eines Stromstoßes zu senken. Dann wird in Schritt 180 das Verhinderungsflag gelöscht, um die Beendigung der Strom­ stoßverhinderungssteuerung anzuzeigen.

Eine Startverzögerungsschaltung 18, die zwischen dem Kollektor des Transistors TR2 der Drehstartentscheidungsschaltung 40 und dem Ausgangsanschluß des Operati­ onsverstärkers OP1 des Spannungsfolgers angeschlossen ist, wie in Fig. 9 dargestellt, umfaßt einen Kondensator C3, der parallel zu dem Transistor TR2 geschaltet ist, Wi­ derstände R12 und R13 zur Teilung der Spannung Vs, die durch die Konstantspan­ nungsschaltung 13 erzeugt wird, und einen Widerstand R14, der den Spannungstei­ lungspunkt der Widerstände R12 und R13 mit dem Kondensator C3 verbindet.

Wenn daher ein Start der Drehung durch die Drehstartentscheidungsschaltung 40 festgestellt wird und die Kontinuität in dem Transistor TR2 abgeschaltet wird, wird der Kondensator C3 unter Verwendung einer Zeitkonstante, die durch den Wider­ stand R14 und den Kondensator C3 bestimmt wird, geladen, und folglich kann bei einem Anstieg der Ausgangseinstellspannung VN eine Verzögerung, die der Zeitkon­ stante entspricht, angelegt werden, wie in Fig. 10(a) dargestellt. Da die Ausgangstast­ verhältniseinstellspannung Vd derart geändert werden kann, daß sie allmählich auf die Werteinstellung gesenkt wird, wie in Fig. 10(b) dargestellt, kann somit die Impuls­ breite des Ausgangstastverhältnissignals Pd sequentiell von 0 auf einen bestimmten Wert bei dem Anstieg erhöht werden, wodurch die Drehgeschwindigkeit des Rotors 3 langsam erhöht wird.

Wenn eine Funktion, gleich jener, die durch die Startverzögerungsschaltung 18 er­ reicht wird, durch den Betrieb eine Mikrocomputers erhalten werden soll, kann zum Beispiel die Startverzögerungssteuerung, wie im Flußdiagramm in Fig. 11 dargestellt, ausgeführt werden. In dieser Startverzögerungssteuerung wird zunächst in Schritt 210 der Drehungseinstelleingang (der vorangehende Drehungseingang) N1 zu einem bestimmten Zeitpunkt t gelesen. Der Drehungseinstelleingang N1 wird durch Ausfüh­ ren einer Analog-Digital-Wandlung der Eingangseinstellspannung Vn erhalten, die der Drehgeschwindigkeit entspricht. Dann wird in Schritt 220 der Drehungseinstel­ leingang (der folgende Drehungseinstelleingang) N2 zu einem Zeitpunkt, der zu dem bestimmten Zeitpunkt in der Zeit t um Δt1 verzögert ist, gelesen. In Schritt 230 wer­ den der vorangehende Drehungseinstelleingang N1 und der folgende Drehungsein­ stelleingang N2 miteinander verglichen. Wenn in dieser Entscheidung der vorange­ hende Drehungseinstelleingang N1 als größer beurteilt wird, kann entschieden wer­ den, daß die Quelle nicht steigt, und folglich wird die Steuerung nicht ausgeführt.

Wenn andererseits der folgende Drehungseinstelleingang N2 in der Entscheidung in Schritt 230 als größer beurteilt wird, fährt der Prozeß mit Schritt 240 fort, in dem der Unterschied ΔN (ΔN = N2 - N1) zwischen dem voranstehenden Drehungseinstellein­ gang N1 und dem folgenden Drehungseinstelleingang N2 bestimmt wird, und dann wird in Schritt 250 eine Entscheidung getroffen, ob der Unterschied ΔN gleich oder größer einem bestimmten Wert β ist. Wenn der Unterschied ΔN in der Entscheidung größer als ein bestimmter Wert ist, kann daher entschieden werden, daß die Quelle steigt, der Prozeß fährt mit Schritt 260 fort, in dem eine Verzögerung an das Aus­ gangstastverhältnis des Ausgangstastverhältnissignals Pd angelegt wird, so daß die Impulsbreite langsam von 0 auf eine bestimmte Impulsbreite steigt. Wenn der Unter­ schied ΔN in der Entscheidung in Schritt 250 gleich oder kleiner dem bestimmten Wert ist, kann ferner entschieden werden, daß die Spannung nicht steigt, sondern der variable Widerstand (Drehgeschwindigkeitseinstelleinrichtung) VR manuell geändert wurde, und der Prozeß beendet die Startverzögerungssteuerung. Es muß festgehalten werden, daß obwohl in dieser Startverzögerungssteuerung ein Anstieg der Quelle aufgrund des Drehungseinstelleingangs bestimmt wurde, ein Anstieg der Quelle statt dessen durch Erfassen des Wertes der Quellenspannung VB nachgewiesen werden kann.

Eine Schaltung 19 zur Verzögerung des Eingangseinstellspannungsanstiegs ist vor­ gesehen, um Probleme zu beseitigen, die durch Schwankungen der Eingangseinstell­ spannung Vn verursacht werden, die auftreten, wenn der variable Widerstand VR be­ tätigt wird, insbesondere bei einem Anstieg. Wenn zum Beispiel die Ausgangseinstell­ spannung aufgrund einer Schwankung in der Eingangseinstellspannung Vn auf VN' schwankt, wie in Fig. 13A dargestellt, schwankt auch die Ausgangstastverhältnisrefe­ renzspannung Vd auf Vd', was zu einer Verschiebung der Impulsbreite des Aus­ gangstastverhältnissignals Pd führt. Diese Verschiebung tritt schrittweise auf und insbesondere im Falle einer Änderung, in der die Drehgeschwindigkeit erhöht wird, wenn die Impulsbreite plötzlich auf eine große Einstellung gestellt wird, tritt eine plötzliche Änderung im Drehmoment beim Rotor 3 auf, wodurch Probleme wie ein ungewöhnliches Rauschen und das Unvermögen, einen gleichmäßigen Drehzustand zu erreichen, auftreten. Zur Behandlung dieser Probleme ist die Schaltung 19 zur Ver­ zögerung des Eingangseinstellspannungsanstiegs vorgesehen, welche die Drehge­ schwindigkeit langsam durch Anlegen einer bestimmten Verzögerung an die Aus­ gangseinstellspannung VN erhöht, wenn sich die Ausgangseinstellspannung VN ge­ ändert hat, insbesondere, wenn sie in die Richtung verschoben ist, in welche die Drehgeschwindigkeit steigt. Da es jedoch nicht wünschenswert ist, die Drehge­ schwindigkeit allmählich zu senken, wenn die Ausgangseinstellspannung VN fällt, da dies zu einer Unterbrechung der Drehung des Rotors 3 durch Trägheit führt, legt die Schaltung 19 zur Verzögerung des Eingangseinstellspannungsanstiegs keine Verzö­ gerung an, wenn die Eingangseinstellspannung fällt.

Die Schaltung 19 zur Verzögerung des Eingangseinstellspannungsanstiegs, die an den Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers OP1 angeschlossen ist, wie zum Beispiel in Fig. 12 dargestellt, besteht aus Widerständen R15 und R16 zur Teilung der Quellenspannung VB und einem Kondensator C4, der parallel zu dem Widerstand R16 angeschlossen ist, wobei die Leitung, welche den Spannungsteilungspunkt der Widerstände R15 und R16 mit dem Kondensator C4 verbindet, mit der Ausgangsseite des Operationsverstärkers OP1 verbunden ist. Wenn, wie in Fig. 13B dargestellt, die Eingangseinstellspannung Vn steigt, um den Anstieg der Ausgangseinstellspannung VN zu erhöhen, wird somit der Kondensator C4 geladen, was dazu führt, daß eine be­ stimmte Verzögerung bei der Ausgangseinstellspannung VN angelegt wird, während bei einem Abfall der Ausgangseinstellspannung VN die elektrische Ladung an dem Kondensator C4 rasch von dem Operationsverstärker OP1 über eine Diode D entla­ den wird, wodurch eine rasche Verringerung in der Ausgangseinstellspannung VN erhalten wird.

Da die Ausgangstastverhältnisreferenzspannung Vd wie in Fig. 13B dargestellt geän­ dert werden kann, steigt somit die Impulsbreite des Ausgangstastverhältnissignals Pd langsam, bis sie einen bestimmten Wert erreicht, wenn die Drehgeschwindigkeit steigt, während die Impulsbreite so eingestellt werden kann, daß sie sofort auf einen be­ stimmten Wert gesenkt wird, wenn die Drehgeschwindigkeit abnimmt. Es muß fest­ gehalten werden, daß zwar eine bestimmte Zeitverzögerung in dem Anstieg der Ein­ gangseinstellspannung Vn vorhanden ist, die Wellenform aber so geformt ist, daß der Anstieg der Ausgangseinstellspannung VN annähernd vertikal ist, da der Operations­ verstärker OP1, der als Spannungsfolger dient, auch eine Funktion als Puffer hat.

Wenn eine Funktion, gleich jener, die durch die Schaltung 19 zur Verzögerung des Eingangseinstellspannungsanstiegs erreicht wird, durch den Betrieb eines Mikro­ computers erhalten werden soll, kann zum Beispiel die Steuerung zur Verzögerung des Eingangseinstellspannungsanstiegs, wie im Flußdiagramm in Fig. 14 dargestellt, ausgeführt werden. In dieser Steuerung zur Verzögerung des Eingangseinstellspan­ nungsanstiegs wird zunächst in Schritt 310 der Drehungseinstelleingang (der voran­ gehende Drehungseinstelleingang) N1 zu einem bestimmten Zeitpunkt t gelesen. Der Drehungseinstelleingang N1 wird durch Ausführen einer Analog-Digital-Wandlung der Eingangseinstellspannung Vn erhalten, die der Drehgeschwindigkeit entspricht. Dann wird in Schritt 320 der Drehungseinstelleingang (der folgende Drehungsein­ stelleingang) N3 zu einem Zeitpunkt, der zu dem bestimmten Zeitpunkt in der Zeit t um Δt2 verzögert ist, gelesen. Es muß festgehalten werden, daß Δt2 zwar gleich Δt1 sein kann, wie in dem zuvor erklärten Schritt 200 verwendet wurde, aber Δt2 auch länger als Δt1 eingestellt sein kann, wenn die Änderungsrate in der Eingangseinstell­ spannung Vn als kleiner bestimmt wird als die Änderungsrate in dem zuvor erklärten Fall.

In Schritt 330 werden dann der vorangehende Drehungseinstelleingang N1 und der folgende Drehungseinstelleingang N3 miteinander verglichen. Wenn in dieser Ent­ scheidung der vorangehende Drehungseinstelleingang N1 als größer beurteilt wird, ward entschieden, daß die Eingangseinstellspannung Vn gesenkt wurde, und somit fährt der Prozeß mit Schritt 350 fort, um sicherzustellen, daß die Verzögerungsverar­ beitung nicht durchgeführt wird (kein gewichteter Durchschnitt). Wenn andererseits der folgende Drehungseinstelleingang N3 in der Entscheidung in Schritt 350 als grö­ ßer beurteilt wird, wird entschieden, daß die Änderung der Eingangseinstellspannung Vn einen Anstieg darstellt, und der Prozeß fährt mit Schritt 340 fort, in dem eine be­ stimmte Verzögerung angewendet wird, indem eine integrale Korrektur zu der Aus­ gangseinstellspannung VN addiert wird (gewichteter Durchschnitt mit einer großen Anzahl von Fällen). Da die Ausgangstastverhältnisreferenzspannung Vd nur dann erhöht werden kann, wenn die Eingangseinstellspannung Vn steigt, wird somit eine Steuerung durchgeführt, in der die Drehgeschwindigkeit sequentiell erhöht wird, wenn die Drehgeschwindigkeit erhöht werden soll, und eine Steuerung erhalten, in der die Drehgeschwindigkeit sofort gesenkt wird, wenn die Drehgeschwindigkeit ge­ senkt werden soll, wodurch eine gleichmäßige Drehungssteuerung des Rotors 3 ga­ rantiert wird.

Da, wie erklärt wurde, gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn die Rotordrehge­ schwindigkeit eine große Änderung nach oben erfährt, die Impulsbreite des Antrieb­ simpulses allmählich durch das Mittel zur allmählichen Impulsbreitenerhöhung ver­ größert wird, um die Impulsbreite, die dem Drehgeschwindigkeitseinstellsignal ent­ spricht, zu verschieben, können negative Faktoren, welche die Leistung des Motors beeinträchtigen könnten, wie ein Stromstoß und ein ungewöhnliches Rauschen, das durch einen plötzlichen Anstieg der Drehgeschwindigkeit des Rotors verursacht wird, unterdrückt werden.

Wenn die Quelle nach einer vorübergehenden Abschaltung steigt, wird zusätzlich gemäß der vorliegenden Erfindung die Impulsbreite des Antriebsimpulses verkürzt, wodurch verhindert wird, daß ein plötzlicher großer Strom zu den Erregerspulen fließt, so daß die Erzeugung eines Stromstoßes verhindert wird, indem ein sanfter An­ stieg des Erregerstroms erreicht wird. Da die Impulsbreite des Antriebsimpulses all­ mählich von einem 0 Zustand (Tastverhältnis = 0%) steigt, bis sie die Breite erreicht, die der Drehgeschwindigkeitseinstellung beim Start entspricht, kann ferner gemäß der vorliegenden Erfindung eine Änderung der Drehgeschwindigkeit des Rotors, d. h., eine Änderung der Stromversorgung der Erregerspulen bei einem Start langsamer ausgeführt werden, wodurch die Erzeugung eines magnetischen Rauschens verhin­ dert wird. Da ferner gemäß der vorliegenden Erfindung bei einer Erhöhung der Ein­ stellung der Drehgeschwindigkeit die Impulsbreite des Antriebsimpulses allmählich von dem Zustand vor der Änderung der Einstellung steigt, bis sie die Impulsbreite er­ reicht, die der Drehgeschwindigkeit nach der Änderung der Einstellung entspricht, kann verhindert werden, daß das Motorgeräusch ungewöhnlich laut wird.

Da die vorliegende Erfindung ferner Gegenmaßnahmen gegen ein Rauschen und eine Schwankung der Massespannung bietet, kann verhindert werden, daß der Motor vor einem gewollten Starten unnötig läuft.

Da ferner gemäß der vorliegenden Erfindung bei einer Senkung der Einstellung der Drehgeschwindigkeit die Impulsbreite des Antriebsimpulses sofort von dem Zustand vor der Änderung der Einstellung geändert wird, bis sie die Impulsbreite erreicht, die der Drehgeschwindigkeit nach der Änderung der Einstellung entspricht, kann der Rotor veranlaßt werden, durch Trägheit zu drehen, bis er die Drehgeschwindigkeit nach Änderung der Einstellung erreicht, wodurch die Erzeugung eines Motorge­ räusches verhindert wird, was eine Bremswirkung auf die Drehung des Rotors aus­ üben könnte.

Claims (15)

1. Anstriebssteuereinrichtung für einen bürstenlosen Motor (1), wobei vorgesehen sind:
insbesondere ein Detektionsmittel (6, 7), das eine Position eines Rotors (3) des Motors (1) erfaßt;
ein Schaltmittel (FET 1-6), das die Richtung eines Stroms umschaltet, welcher Er­ regerspulen (U, V, W) des Motors (1) zugeführt wird; und
ein Mittel zur Drehgeschwindigkeitseinstellung, das eine Drehgeschwindigkeit für den Rotor (3) einstellt;
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Mittel zur Impulsbreitenmodulation vorgesehen ist, das eine Impulsbreite eines Antriebsimpulses auf der Basis eines Einstellsignals von dem Mittel zur Drehgeschwindigkeitseinstellung einstellt,
daß ein Mittel zur Antriebssteuerung vorgesehen ist, das eine Schaltsteuerung des Schaltmittels unter Verwendung insbesondere eines Ausgangssignals von dem Detektionsmittel und eines Antriebsimpulses mit der durch das Mittel zur Impulsbreitenmodulation bestimmten Impulsbreite steuert, und
daß ein Mittel zur allmählichen Impulsbreitenerhöhung vorgesehen ist, das all­ mählich und deutlich die Impulsbreite des Antriebsimpulses unter Verwendung einer bestimmten Zeitkonstante ändert, bis die Impulsbreite gleich der durch das Mittel zur Impulsbreitenmodulation bestimmten Impulsbreite ist, wenn eine Si­ tuation entsteht, in der die Drehgeschwindigkeit des Rotors (3) plötzlich anstei­ gen soll und/oder wenn die vom Mittel zur Impulsbreitenmodulation bestimmte Impulsbreite des Antriebsimpulses stark ansteigen soll bzw. sich eine die Im­ pulsbreite bestimmende Steuergröße in einen starken Anstieg der Impulsbreite implizierender Weise ändert.

2. Antriebssteuereinrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (1) mindestens aufweist einen Rotor (3) mit Permanentmagneten (2), einen Stator (4), der den Permanentmagneten (2) des Rotors (3) gegenüberlie­ gend bzw. zugewandt angeordnet ist, Erregerspulen (U, V, W), die um den Sta­ tor (4) gewickelt sind, um ein magnetisches Drehfeld zu erzeugen, und das De­ tektionsmittel (6, 7).

3. Anstriebssteuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Situation, in der die Drehgeschwindigkeit des Rotors (3) plötzlich steigt, eine Situation betrifft, in der die Drehgeschwindigkeit des Rotors (3) von dem Mittel zur Drehgeschwindigkeitseinstellung auf eine Erhöhung eingestellt wird.

4. Anstriebssteuereinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Situation, in der die Drehgeschwindigkeit des Rotors (3) plötzlich steigt, einen Anstieg einer Quelle betrifft, die vorübergehend abgeschaltet war.

5. Anstriebssteuereinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Situation, in der die Drehgeschwindigkeit des Rotors (3) plötzlich steigt, eine Anfangsstartphase bzw. Anfahrphase betrifft.

6. Anstriebssteuereinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Impulsbreitenmodulation mit einem Schwingmittel versehen ist, das einen Schwingungsimpuls mit einer bestimmten Frequenz erzeugt, sowie mit einem Mittel zur Antriebsimpulsbildung, das einen Antriebsimpuls unter Verwendung des Schwingungsimpulses von dem Schwingmittel und eines Schwellenwerts, der dem Einstellsignal von dem Mittel zur Drehgeschwindigkeitseinstellung entspricht, bildet, wobei die Impulsbreite des Antriebsimpulses durch Ändern des Schwellenwerts in Übereinstimmung mit dem Einstellsignal moduliert wird.

7. Anstriebssteuereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebssteuereinrichtung derart ausgebildet ist, daß das Mittel zur allmählichen Impulsbreitenerhöhung bei einem Anstieg der Quelle, die vorübergehend abge­ schaltet war, den Schwellenwert plötzlich in die Richtung erhöht, in der die Im­ pulsbreite schmäler wird, und dann den Schwellenwert allmählich unter Ver­ wendung einer bestimmten Zeitkonstante auf einen Wert ändert, welcher dem Einstellsignal entspricht.

8. Anstriebssteuereinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebssteuereinrichtung derart ausgebildet ist, daß das Mittel zur all­ mählichen Impulsbreitenerhöhung während der Anfangsstartphase den Schwellenwert plötzlich auf einen Wert erhöht, bei dem die Impulsbreite 0 ist, und dann den Schwellenwert allmählich unter Verwendung einer bestimmten Zeitkonstante auf einen Wert ändert, welcher dem Einstellsignal entspricht.

9. Anstriebssteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schwingungsimpuls eine Dreieckwelle ist, die mit dem Schwellenwert, welcher dem Einstellsignal des Mittels zur Drehgeschwindig­ keitseinstellung entspricht, verglichen wird, und daß die Antriebssteuereinrich­ tung derart ausgebildet ist, daß eine Periode der Dreieckwelle, in welcher deren Wert den Schwellenwert übersteigt, als Impulsbreite gewählt wird.

10. Anstriebssteuereinrichtung nach einem Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Antriebssteuereinrichtung derart ausgebildet ist, daß das Mittel zur allmählichen Impulsbreitenerhöhung bei einem Anstieg der Quelle bei einem Start den Wert des Schwellenwerts bei oder über einer Spitze der Dreieckwelle einstellt und dann den Wert allmählich unter Verwendung einer bestimmten Zeitkonstante auf einen Wert ändert, welcher dem Einstellsignal entspricht.

11. Anstriebssteuereinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Antriebssteuereinrichtung ferner ein Mittel zur Im­ pulsbreitenverkürzung aufweist, das bei einer Senkung der Drehgeschwindig­ keitseinstellung die Impulsbreite des Antriebsimpulses sofort von dem Wert vor der Änderung der Einstellung auf den Wert nach der Änderung der Einstellung ändert.

12. Anstriebssteuereinrichtung nach Anspruch 11 und einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebssteuereinrichtung derart ausgebil­ det ist, daß, wenn die Einstellung für die Drehgeschwindigkeit erhöht wird, das Mittel zur allmählichen Impulsbreitenerhöhung den Schwellenwert unter Ver­ wendung einer bestimmten Zeitkonstante von einem Wert vor der Änderung der Einstellung auf den Wert nach der Änderung der Einstellung ändert, und daß, wenn die Einstellung für die Drehgeschwindigkeit gesenkt wird, das Mittel zur Impulsbreitenverkürzung den Schwellenwert sofort von dem Wert vor der Änderung der Einstellung auf den Wert nach der Änderung der Einstellung än­ dert.

13. Anstriebssteuereinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Einstellsignalausgang von dem Drehgeschwin­ digkeitseinstellmittel eine Drehgeschwindigkeitseinstellspannung ist, die pro­ portional zu der Drehgeschwindigkeit ist, und daß ein Mittel zur Drehstartent­ scheidung vorgesehen ist, das die Drehgeschwindigkeitseinstellspannung auf eine Haltespannung einstellt, wenn der bürstenlose Motor sich in einem ange­ haltenen Zustand befindet, und eine Drehgeschwindigkeitseinstellspannung von der Haltespannung auf gleich oder höher einer Rauschspannung einstellt, und einen Antriebsimpuls nur dann bildet, wenn die Drehgeschwindigkeitsein­ stellspannung die Drehstartentscheidungsspannung übersteigt.

14. Bürstenloser Motor, gekennzeichnet durch eine Antriebssteuereinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche.

15. Verfahren zum Betreiben eines bürstenlosen Motors, wobei die Drehzahl des Motors durch Modulation der Impulsbreite von dem Motor zugeführten An­ triebsstromimpulsen gesteuert wird, wobei bei Änderungen der Impulsbreite die Erhöhungsgeschwindigkeit der Impulsbreite, insbesondere auf einen vorbe­ stimmten Wert, beschränkt wird.