DE19926963A1

DE19926963A1 - Hysteresesteuerung in Motoren mit geschalteter Reluktanz

Info

Publication number: DE19926963A1
Application number: DE19926963A
Authority: DE
Inventors: Scott E Blackburn
Original assignee: Dana Inc
Current assignee: Dana Inc
Priority date: 1998-06-15
Filing date: 1999-06-14
Publication date: 1999-12-16
Also published as: US6198239B1

Abstract

Eine Schaltung und ein Verfahren zum Steuern eines Strompegels in einer Phasenspule eines Motors mit geschalteter Reluktanz werden zur Verfügung gestellt. Die Schaltung enthält einen Stromsensor zum Erzeugen eines Stromanzeigesignals, das einen Pegel eines Stroms in der Phasenspule anzeigt, und einen ersten und einen zweiten Komparator zum Vergleichen des Stromanzeigesignals mit einem oberen und einem unteren Hystereseband-Grenzsignal. Die Schaltung enthält weiterhin eine Treiberschaltung, wie beispielsweise ein Flip-Flop, zum Erzeugen eines Treibersignals in Antwort auf den ersten und den zweiten Komparator, und einen ersten und einen zweiten Schalter, die auf jeder Seite der Phasenspule angeordnet sind, zum Liefern des Stroms zur Phasenspule. Der erste Schalter antwortet auf das Treibersignal und ein Phasensteuersignal, um den Strom in der Spule innerhalb des Hysteresebandes zu halten, das durch das obere und das untere Hystereseband-Grenzsignal definiert ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft Motoren mit geschalteter Reluktanz, und insbesondere ein Verfahren und eine Schaltung zum Steuern des Stroms in jeder Motorphase eines Motors mit geschalteter Reluktanz zwischen zwei vorbestimmten Strompegeln.

2. Offenbarung des zugehörigen Standes der Technik

Ein herkömmlicher Motor mit geschalteter Reluktanz (SRM) enthält einen Stator mit einer Vielzahl von Paaren von diametral gegenüberliegend angeordneten Statorpo len und einen Rotor mit einer Vielzahl von Paaren von diametral gegenüberliegend angeordneten Rotorpolen. Wicklungen oder Spulen sind typischerweise um die Sta torpole angeordnet, und die Wicklungen um irgendwelche zweier diametral gegen überliegend angeordneter Statorpole können in Reihe oder parallel geschaltet sein, um eine Motorphase des Mehrphasen-SRM zu definieren. Die Wicklungen, die zu einer Motorphase gehören, können Phasenspule genannt werden. Durch Erzeugen eines Stroms durch die Phasenspule werden Magnetfelder um die Statorpole aufge baut, und ein Drehmoment wird erzeugt, das ein Paar von Rotorpolen in Ausrichtung zu den Statorpolen anzieht. Der Strom in den Phasenspulen wird in einer vorbe stimmten Ablauffolge erzeugt, um ein konstantes Drehmoment am Rotor zu erzeu gen. Die Periode, während welcher ein Strom zur Phasenspule geliefert wird - und die Rotorpole in Ausrichtung zu den Statorpolen gebracht werden - ist als die "aktive Stufe" der Motorphase bekannt. Bei einer bestimmten Stelle - entweder dann, wenn die Rotorpole zu den Statorpolen ausgerichtet sind, oder bei irgendeiner Stelle da vor - ist es wünschenswert, den Strom in der Phasenspule zu kommutieren, um zu ver hindern, daß ein negatives Drehmoment oder ein Bremsdrehmoment auf die Rotor pole wirkt. Wenn diese "Kommutierungsstelle" einmal erreicht ist, wird in der Pha senspule kein Strom mehr erzeugt, und es wird zugelassen, daß der Strom von der Phasenspule dissipiert. Die Periode, während welcher zugelassen wird, daß ein Strom von der Phasenspule dissipiert, ist als die "inaktive Stufe" der Motorphase be kannt.

SRMs verwenden typischerweise eine Pulsdauermodulation (PWM) oder eine Stromzerhackung zum Steuern des Strompegels in jeder Phasenspule während der aktiven Stufe der Motorphase. Herkömmliche Schaltungen und Verfahren zum Durchführen einer PWM oder einer Stromzerhackung sind oft in Mikroprozessoren eingebaut worden. Die Verwendung von Mikroprozessoren ist jedoch nachteilig, weil sie die Kosten des Motors erhöht und die Bandbreite von elektrischen Signalen in nerhalb des Steuersystems für den Motor begrenzt.

Es gibt somit eine Notwendigkeit für eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern eines Motors mit geschalteter Reluktanz, die einen oder mehrere der oben angege benen Nachteile minimieren oder eliminieren.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung und ein Verfahren zum Steuern des Pegels eines Stroms in einer Phasenspule einer Motorphase mit geschalteter Reluk tanz.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltung und ein Verfahren zum Steuern des Stroms in einer Phasenspule zu schaffen, die weniger teuer als herkömmliche Schaltungen und Verfahren sind.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltung und ein Verfahren zum Steuern des Stroms in einer Phasenspule zu schaffen, die für eine größere Bandbreite für elektrische Signale innerhalb des Steuersystems des Motors sorgen.

Eine Schaltung zum Steuern eines Pegels eines Stroms in einer Phasenspule einer Motorphase gemäß der vorliegenden Erfindung enthält einen Stromsensor, wie bei spielsweise einen Erfassungsresistor, der ein Stromanzeigesignal erzeugt, das den Strompegel in der Phasenspule anzeigt, und einen ersten und einen zweiten Kompa rator, die das Stromanzeigesignal jeweils mit einem oberen und einem unteren Hy stereseband-Grenzsignal vergleichen. Die Schaltung enthält weiterhin eine Treiber schaltung, die eine Flip-Flop-Schaltung sein kann, die ein Treibersignal in Antwort auf den ersten und den zweiten Komparator ausgibt. Schließlich enthält die Schal tung eine Einrichtung, die auf das durch die Treiberschaltung erzeugte Treibersignal antwortet, zum Liefern des Stroms zur Phasenspule. Bei einem bevorzugten Ausfüh rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist die Liefereinrichtung einen ersten und einen zweiten Schalter auf, die jeweils mit einem ersten und einem zweiten En de der Phasenspule verbunden sind. Der erste Schalter antwortet auf die Ausgabe eines UND-Gatters, das wiederum auf das Treibersignal und ein Phasensteuersignal antwortet. Der zweite Schalter antwortet auf das Phasensteuersignal.

Ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung enthält die Schritte zum Erzeugen eines Stromanzeigesignals, das den Strompegel in einer Phasenspule anzeigt, zum Vergleichen des Stromanzeigesignals mit einem oberen Hystereseband- Begrenzungssignal und zum Erzeugen eines ersten Vergleichssignals in Antwort darauf, und zum Vergleichen des Stromanzeigesignals mit einem unteren Hystere seband-Grenzsignal und zum Erzeugen eines zweiten Vergleichssignals in Antwort darauf. Das Verfahren enthält weiterhin die Schritte zum Erzeugen eines Treibersi gnals in Antwort auf das erste und das zweite Vergleichssignal und zum Liefern des Stroms zur Phasenspule in Antwort auf das Treibersignal.

Eine Schaltung und ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung stellen eine analoge Implementierung einer herkömmlichen Stromsteuerstrategie für die aktive Stufe einer SRM-Motorphase dar. Weil die Schaltung und das Verfahren nicht die Verwendung eines Mikroprozessors benötigen, sind der SRM und die Steuerschal tung für den SRM weniger teuer als herkömmliche Motoren und Motorsteuerungen. Darüber hinaus können deshalb, weil die erfinderische Schaltung und das erfinderi sche Verfahren nicht die Verwendung eines Mikroprozessors erfordern, die elektri schen Signale innerhalb des Steuersystems für den Motor innerhalb einer größeren Bandbreite arbeiten, als es bei herkömmlichen Steuerschaltungen möglich ist.

Diese und andere Merkmale und Aufgaben dieser Erfindung werden einem Fach mann auf dem Gebiet aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den beige fügten Zeichnungen klar werden, die Merkmale dieser Erfindung anhand eines Bei spiels darstellen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines herkömmlichen Motors mit geschalteter Reluktanz.

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen Motors mit geschalte ter Reluktanz.

Fig. 3 ist eine Kombination aus einem schematischen Diagramm und einem Blockdiagramm, die eine Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.

Fig. 4A-E sind Zeitdiagramme, die Spannungs- und Strompegel in der Schaltung der Fig. 3 über der Zeit darstellen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Nimmt man nun Bezug auf die Zeichnungen, wobei gleiche Bezugszeichen zum Identifizieren identischer Komponenten in den verschiedenen Ansichten verwendet sind, stellen die Fig. 1 und 2 einen herkömmlichen Motor 10 mit geschalteter Reluk tanz dar. Obwohl der dargestellte Motor ein Motor mit geschalteter Reluktanz ist, sollte verstanden werden, daß die Erfindung, wie sie hierin offenbart ist, auf andere Motoren angewendet werden könnte, wie es im Stand der Technik bekannt ist. Der Motor 10 enthält eine Rotoranordnung 12 und eine Statoranordnung 14, von wel chen beide um eine Achse 16 zentriert sein können. Eine repräsentative Motorphase 18 ist durch einen gestrichelten Kasten gezeigt, während die anderen zwei Motor phasen nicht gezeigt sind. Obwohl das dargestellte Ausführungsbeispiel drei Motor phasen 18 enthält, wird es von Fachleuten auf dem Gebiet verstanden werden, daß die Anzahl von Motorphasen 18 variieren kann.

Die Rotoranordnung 12 ist vorgesehen, um eine Last (nicht gezeigt) zu bewegen, die mit der Rotoranordnung 12 verbunden ist. Die Anordnung 12 enthält eine Welle 20 und einen Rotor 22; der um die Welle 20 angeordnet ist. Die Welle 20 ist vorgese hen, um entweder mit der Last oder mit einer anderen Einrichtung zum Ineingriffge langen mit der Last in Eingriff zu gelangen. Die Welle 20 erstreckt sich in Längsrich tung entlang der Achse 16 und kann um die Achse 16 zentriert sein. Der Rotor 22 ist vorgesehen, um der Welle 20 eine Drehung zuzuteilen, und ist zu einer Drehung in Uhrzeigerrichtung oder in Gegenuhrzeigerrichtung fähig. Der Rotor 22 kann aus ei nem Material mit einer relativ niedrigen magnetischen Reluktanz hergestellt sein, wie beispielsweise aus Eisen. Der Rotor 22 kann um die Achse 16 zentriert sein und kann eine Keilwelle oder einen Keil (nicht gezeigt) enthalten, die bzw. der derart konfiguriert ist, daß sie bzw. er innerhalb einer Keilwellennut (nicht gezeigt) in der Welle 20 eingefügt wird. Der Rotor 22 enthält eine Vielzahl von sich radial nach au ßen erstreckenden Rotorpolen 24, die als diametral gegenüberliegende Rotorpolpaa re a-a', b-b' konfiguriert sind. Jeder der Pole 24 ist im Querschnitt allgemein rechteck förmig und kann einen oder mehrere sich radial nach außen erstreckende Zähne enthalten, wie es im Stand der Technik bekannt ist. Es wird von Fachleuten auf dem Gebiet verstanden werden, daß die Anzahl von Polen 24 des Rotors 22 variieren kann.

Die Statoranordnung 14 ist vorgesehen, um ein Drehmoment zu verursachen, um eine Drehung der Rotoranordnung 12 zu veranlassen. Die Statoranordnung 14 kann eine Vielzahl von Laminierungen 26 aufweisen, die aus einem Material ausgebildet sind, wie beispielsweise aus Eisen, das eine relativ niedrige magnetische Reluktanz hat. Die Anordnung 14 enthält eine Vielzahl von sich radial nach innen erstrecken den Polen 28, die als diametral gegenüberliegenden Statorpolpaare A-A', B-B', C-C' konfiguriert sind. Jedes Paar von Statorpolen 28 ist vorgesehen, um ein entspre chendes Paar von Rotorpolen 24 der Rotoranordnung 12 anzuziehen und um da durch eine Drehung der Rotoranordnung 12 zu veranlassen. Die Pole 28 sind im Querschnitt allgemein rechteckförmig und können einen oder mehrere sich radial nach innen erstreckende Zähne (nicht gezeigt) enthalten, wie es im Stand der Tech nik bekannt ist. Die Pole 28 können sich entlang der axialen Länge der Statoranord nung 14 erstrecken und eine Bohrung 30 definieren, die dazu geeignet ist, die Ro toranordnung 12 aufzunehmen. Es wird von Fachleuten auf dem Gebiet verstanden werden, daß die Anzahl von Statorpolen 28 variieren kann.

Eine Drehung der Rotoranordnung 12 wird durch Initiieren und späteres Kommutie ren von Leitungszyklen in den Phasenspulen 32, die jedes Statorpolpaar umgeben, in einer vorbestimmten Ablauffolge erzeugt. Die Phasenspulen 32 sind durch Schal ten von Wicklungen an diametral gegenüberliegend angeordneten Statorpolen 28 in Reihe oder parallel ausgebildet. Wenn eine der Phasenspulen 32 beginnt, einen Strom zu führen, wird das nächste Rotorpolpaar in Richtung zu dem Statorpolpaar magnetisch angezogen, um welches die erregte Phasenspule gewickelt ist. Durch Initiieren und Kommutieren von Leitungszyklen in den Phasenspulen 32, die aufein anderfolgende Statorpolpaare umgeben, kann ein relativ konstantes Drehmoment erzeugt werden.

Nimmt man nun Bezug auf Fig. 3, ist eine Schaltung 34 zum Steuern des Stroms in der Spule 32 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Schaltung 34 stellt ein Ersatzschaltbild für eine Motorphase 18 des Motors 10 dar. Es sollte jedoch ver standen werden, daß Teile der Schaltung 34, wie beispielsweise die Steuerung 46, einen Teil von mehreren Motorphasen 18 bilden können. Die Schaltung 34 kann eine Einrichtung, wie beispielsweise Schalter 36, 38, zum Liefern von Strom zur Phasen spule 32 enthalten, Dioden 40, 42, einen herkömmlichen Gattertreiber 44 und eine Steuerung 46. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Schaltung 34 auch die folgenden Elemente enthalten: eine Einrichtung, wie beispielsweise einen Erfas sungsresistor 48 und eine Verstärkerschaltung 50, zum Erzeugen eines Stromanzei gesignals V_I, das einen Pegel eines Stroms in der Spule 32 anzeigt; eine Einrich tung, wie beispielsweise eine Spannungsteilerschaltung 52, zum Erzeugen von obe ren und unteren Hystereseband-Grenzsignalen V_UH und V_UL; eine Einrichtung, wie beispielsweise einen Komparator 54, zum Vergleichen des Stromanzeigesignals V_I mit dem oberen Hystereseband-Grenzsignal V_UH und zum Erzeugen eines Ver gleichssignals V_C1 in Antwort darauf; eine Einrichtung, wie beispielsweise einen Komparator 56, zum Vergleichen des Stromanzeigesignals V_I mit dem unteren Hy stereseband-Grenzsignal V_UL und zum Erzeugen eines Vergleichssignals V_C2 in Antwort darauf; eine Einrichtung, wie beispielsweise eine Treiberschaltung 58, zum Erzeugen eines Treibersignals V_D in Antwort auf die Vergleichssignale V_C1 und V_C2, und ein Logikgatter 60. Obwohl nur eine Motorphase 18 des Motors 10 in Fig. 3 dar gestellt ist, wird angenommen werden, daß die anderen Motorphasen 18 des Motors 10 im wesentlichen gleiche Konstruktionen haben können.

Die Schalter 36, 38 sind vorgesehen, um eine Leistungsversorgung 62 selektiv mit der Phasenspule 32 zu koppeln, um die Spule 32 zu erregen und zu entregen. Die Schalter 36, 38 sind im Stand der Technik herkömmlich und können eine Vielzahl von Formen annehmen, die im Stand der Technik wohlbekannt sind. Beispielsweise können die Schalter 36, 38 MOSFETs sein. Der Schalter 36 ist mit einem ersten En de der Spule 32 in Reihe zur Spule 32 geschaltet. Der Schalter 38 ist mit einem zweiten Ende der Spule 32 ebenso in Reihe zur Spule 32 geschaltet.

Die Dioden 40, 42 sind vorgesehen, um die Dissipation von Strom von der Spule 32 zu steuern, und insbesondere um den Strom in der Spule 32 zur Leistungsversor gung 62 zurückzubringen. Die Dioden 40, 42 sind im Stand der Technik herkömm lich. Die Diode 40 kann zur Reihenschaltung des Schalters 36 und der Spule 32 parallel geschaltet sein. Die Diode 42 kann zur Reihenschaltung des Schalters 38 und der Spule 32 parallel geschaltet sein. Wenn einer der Schalter 36, 38 offen ist und der andere der Schalter 36, 38 geschlossen ist, zirkuliert der Strom in der Pha senspule 32 innerhalb der Steuerschaltung 34 und dissipiert relativ langsam. Bei spielsweise dann, wenn der Schalter 36 geöffnet ist und der Schalter 38 geschlossen ist, zirkuliert der Strom entlang dem Pfad, der aus dem Schalter 38, der Diode 40 und der Spule 32 besteht. Wenn beide der Schalter 36, 38 offen sind, dissipiert der Strom in der Spule 32 sehr schnell, wenn er entlang dem Pfad zur Leistungsversor gung 62 zurückgebracht wird, der aus der Leistungsversorgung 62, der Diode 42, der Spule 32 und der Diode 40 besteht.

Die Steuerung 46 ist vorgesehen, um den Leitungszyklus jeder Motorphase 18 zu initiieren und zu kommutieren. Die Steuerung 46 ist im Stand der Technik herkömm lich und kann entweder diskrete Schaltungen oder eine programmierbare Mikro steuerung aufweisen. Die Steuerung 46 kann ein Phasensteuersignal V_P1 erzeugen, um die Initiierung und die Kommutierung des Leitungsintervalls für jede Motorphase 18 zu steuern. Die Steuerung 46 kann auch ein Phasenstromsignal V_P2 erzeugen, aus welchem das obere und das untere Hystereseband-Grenzsignal V_UH und V_UL erhalten werden.

Der Erfassungsresistor 48 ist vorgesehen, um ein Signal zu erzeugen, das den Pe gel des Stroms in der Spule 32 anzeigt, und ist im Stand der Technik herkömmlich. Der Resistor 48 kann einen Anschluß haben, der mit dem Schalter 38 verbunden ist, und einen zweiten Anschluß, der auf Erde gelegt ist. Es wird von Fachleuten auf dem Gebiet verstanden werden, daß eine Vielfalt herkömmlicher Stromsensoren verwendet werden könnte, einschließlich von beispielsweise Halleffekt- Stromsensoren.

Die Verstärkerschaltung 50 ist vorgesehen, um das durch den Erfassungsresistor 48 erzeugte Signal in das Stromanzeigesignal V_I zu konvertieren. Die Schaltung 50 kann einen Operationsverstärker 64 enthalten, und Resistoren 66, 68, von welchen jeder im Stand der Technik herkömmlich ist. Der Resistor 66 kann mit dem invertie renden Eingang des Verstärkers 64 an einem Ende verbunden sein, und kann am anderen Ende auf Erde gelegt sein. Der Resistor 68 kann an einem Ende mit dem invertierenden Eingang des Verstärkers 64 verbunden sein, und am anderen Ende mit dem Ausgang des Verstärkers 64.

Die Spannungsteilerschaltung 52 ist vorgesehen, um obere und untere Hysterese band-Grenzsignale V_UH und V_LH zu erzeugen. Die Schaltung 52 ist im Stand der Technik herkömmlich und kann ein Paar von Resistoren 70, 72 aufweisen, die zwi schen einem Anschluß der Steuerung 46 und der Erde in Reihe geschaltet sind.

Die Komparatoren 54, 56 sind vorgesehen, um das Stromanzeigesignal V_I jeweils mit dem oberen und dem unteren Hystereseband-Grenzsignal V_UH und V_LH zu ver gleichen. Die Komparatoren 54, 56 sind im Stand der Technik herkömmlich. Der positive Eingang des Komparators 54 ist mit dem Ausgang des Verstärkers 64 ver bunden, während der negative Eingang des Komparators 54 mit einem oberen Knoten 74 der Spannungsteilerschaltung 52 verbunden ist. Der Komparator 54 gibt ein Vergleichssignal V_C1 aus, das anzeigt, ob der Pegel des Stroms in der Spule 32 - der durch das Stromanzeigesignal V dargestellt ist - kleiner als oder größer als eine vorbestimmte obere Hystereseband-Stromgrenze ist - die durch das obere Hy stereseband-Begrenzungssignal V_UH dargestellt ist. Der positive Eingang des Kom parators 56 ist mit einem unteren Knoten 76 der Spannungsteilerschaltung 52 ver bunden, während der negative Eingang des Komparators 56 mit dem Ausgang des Verstärkers 64 verbunden ist. Der Komparator 56 gibt ein Vergleichssignal V_C2 aus, das anzeigt, ob der Pegel des Stroms in der Spule 32 - der durch das Stromanzei gesignal V_I dargestellt ist - kleiner als oder größer als eine vorbestimmte untere Hy stereseband-Stromgrenze ist - die durch das untere Hystereseband-Grenzsignal V_UL dargestellt ist. Die Komparatoren 54, 56 können das Stromanzeigesignal V_I gleich zeitig mit den Grenzsignalen V_UH und V_UL vergleichen.

Die Treiberschaltung 58 ist vorgesehen, um ein Treibersignal V_D in Antwort auf die durch die jeweiligen Komparatoren 54 und 56 ausgegebenen Vergleichssignale V_C1 und V_C2 zu erzeugen. Die Treiberschaltung 58 ist im Stand der Technik herkömmlich und kann eine Flip-Flop-Schaltung und insbesondere ein SR-Latch sein.

Das Logikgatter 60 ist vorgesehen, um sicherzustellen, daß der Schalter 36 nur wäh rend des Leitungsintervalls für die Motorphase 18 geschlossen wird. Das Gatter 60 ist im Stand der Technik herkömmlich und kann ein UND-Gatter sein. Es sollte je doch verstanden werden, daß andere Gatterkonfigurationen implementiert werden könnten, ohne vom Sinn der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Das Gatter 60 antwortet auf das Treibersignal V_D und das Phasensteuersignal V_P1, so daß der Schalter 36 nur geschlossen wird, wenn das Treibersignal V_D anzeigt, daß der Strom in der Spule 32 kleiner als eine obere Hysteresebandgrenze während des Leitungs intervalls für die Motorphase 18 ist. Das Gatter 60 erzeugt ein Gattersignal V_G in Antwort auf das Treibersignal V_D und das Phasensteuersignal V_P1.

Nun wird unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 ein Verfahren gemäß der vorlie genden Erfindung dargestellt. Ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann den Schritt zum Erzeugen eines Stromanzeigesignals V_I (in Fig. 4A gezeigt) enthal ten, das einen Pegel eines Stroms in einer Phasenspule 32 anzeigt. Wie es hierin oben angegeben ist, kann das Stromanzeigesignal V_I durch den Erfassungsresistor 48 in Verbindung mit der Verstärkerschaltung 50 erzeugt werden. Das Verfahren kann weiterhin die Schritte zum Erzeugen eines oberen und eines unteren Hystere seband-Grenzsignals V_UH und V_UL enthalten, zum Vergleichen des Stromanzeigesi gnals V_I mit dem Grenzsignal V_UH und zum Vergleichen des Stromanzeigesignals V_I mit dem Grenzsignal V_UL. Wie es hierin oben angegeben ist, können die Grenzsigna le V_UH und V_UL durch die Spannungsteilerschaltung 52 erzeugt werden, und mit dem Stromanzeigesignal V_I unter Verwendung der Komparatoren 54, 56 verglichen wer den, die jeweils Vergleichssignale V_C1 und V_C2 erzeugen. Wie es hierin oben ange geben ist, können die Komparatoren 54, 56 auch das Stromanzeigesignal V_I gleich zeitig mit den Grenzsignalen V_UH und V_UL vergleichen. Wie es in Fig. 4B gezeigt ist, nimmt das Vergleichssignal V_C1 einen hohen logischen Pegel an, wann immer das Stromanzeigesignal V_I größer als das obere Hystereseband-Grenzsignal V_UH ist. Wie es in Fig. 4C gezeigt ist, nimmt das Vergleichssignal V_C2 einen hohen logischen Pe gel an, wann immer das Stromanzeigesignal V_I kleiner als das untere Hysterese band-Grenzsignal V_UL ist.

Ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch den Schritt zum Erzeu gen eines Treibersignals V_D in Antwort auf die durch die jeweiligen Komparatoren 54 und 56 erzeugten Vergleichssignale V_C1 und V_C2 enthalten. Wie es hierin oben an gegeben ist, wird das Treibersignal V_D durch eine Treiberschaltung 58 erzeugt, die ein Flip-Flop sein kann. Wie es in Fig. 4D gezeigt ist, ist das Treibersignal V_D zu Be ginn des Leitungsintervalls für die Motorphase 18 auf einen hohen logischen Pegel voreingestellt. Wenn das Vergleichssignal V_C1 zu einem hohen logischen Pegel übergeht, was anzeigt, daß der Strom in der Spule 32 eine obere Hystereseband grenze überschritten hat, die durch das Grenzsignal V_UH dargestellt wird, geht das Treibersignal V_D zu einem niedrigen logischen Pegel über. Das Treibersignal V_D bleibt auf dem niedrigen logischen Pegel, bis das Vergleichssignal V_C2 zu einem ho hen logischen Pegel übergeht, was anzeigt, daß der Strom in der Spule 32 wieder einmal unter eine untere Hysteresebandgrenze abgefallen ist, die durch das Grenz signal V_UL dargestellt wird. An dieser Stelle geht das Treibersignal V_D wieder einmal zu einem hohen logischen Pegel über.

Ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann schließlich den Schritt zum Liefern von Strom zur Phasenspule 32 in Antwort auf das Treibersignal V_D enthalten. Der Schritt kann die Unterschritte zum Steuern des Schalters 36 in Antwort auf das Treibersignal V_D und das Phasensteuersignal V_P1 und zum Steuern des Schalters 38 in Antwort auf das Phasensteuersignal V_P1 enthalten. Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, kann der Schalter 36 über den Gattertreiber 44 mit dem Ausgang des Logikgatters 60 verbunden sein. Der Schalter 38 kann direkt mit einem Anschluß der Steuerung 48 verbunden sein. Nimmt man Bezug auf die Fig. 4A-F, geht das Phasensteuersi gnal V_P1 zu Beginn jedes Leitungsintervalls zu einem hohen logischen Pegel über, was den Schalter 38 schließt. Weil das Treibersignal V_D bereits auf dem hohen logi schen Pegel ist, geht das Gattersignal V_G zu einem hohen logischen Pegel über, und der Schalter 36 wird auch geschlossen. Weil beide Schalter 36, 38 geschlossen sind, fließt ein Strom in die Spule 32, und der Strom beginnt anzusteigen, wie es in Fig. 4A gezeigt ist. Wenn einmal der Strom in der Spule 32 die obere Hysteresebandgrenze übersteigt, die durch das Grenzsignal V_UH dargestellt wird, veranlaßt das Ver gleichssignal V_C1 das Treibersignal V_D, zu einem niedrigen logischen Pegel überzu gehen, wie es in den Fig. 4B und 4D gezeigt ist. Dies veranlaßt, daß das Gattersi gnal V_G auch zu einem logischen Pegel übergeht, wie es in Fig. 4F gezeigt ist, und den Schalter 36 öffnet - was zuläßt, daß der Strom von der Spule 32 dissipiert, wie es in Fig. 4A gezeigt ist. Wenn der Strom in der Spule 32 einmal unter die untere Hysteresebandgrenze abfällt, die durch das Grenzsignal V_UL dargestellt wird, veran laßt das Vergleichssignal V_C2 das Treibersignal V_D, zu einem hohen logischen Pegel überzugehen, wie es in den Fig. 4C und 4D gezeigt ist. Dies veranlaßt, daß das Gattersignal V_G auch zu einem hohen logischen Pegel übergeht, wie es in Fig. 4F gezeigt ist, und wieder einmal den Schalter 36 schließt. Dieser Prozeß wird bis zum Ende des Leitungsintervalls wiederholt, an welcher Stelle das Phasensteuersignal V_P1 zu einem niedrigen logischen Pegel übergeht, was veranlaßt, daß beide Schalter 36, 38 sich öffnen, und was zuläßt, daß der Strom in der Spule 32 durch die Dioden 40, 42 zurück zur Leistungsversorgung 62 geführt wird.

Eine Schaltung und ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung stellen eine Verbesserung gegenüber einer herkömmlichen Einrichtung zum Steuern des Strom pegels in einer Motorphase mit geschalteter Reluktanz dar, weil die erfinderische Schaltung und das erfinderische Verfahren nicht die Verwendung eines Mikropro zessors zum Steuern des Stroms erfordern. Als Ergebnis wird eine Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung, und jeder Motor, der die Schaltung enthält oder ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, verglichen mit herkömmli chen Steuerschaltungen und Motoren weniger teuer. Weiterhin lassen eine Schal tung und ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung deshalb, weil die Ver wendung von Mikroprozessoren die Arbeitsbandbreite für elektrische Signale inner halb der Steuerschaltung begrenzt, eine größere Arbeitsbandbreite für elektrische Signale innerhalb des Steuersystems des Motors zu.

Während die Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf ihre bevorzugten Aus führungsbeispiele gezeigt und beschrieben worden ist, wird es von Fachleuten auf dem Gebiet wohl verstanden, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen in bezug auf die Erfindung durchgeführt werden können, ohne vom Sinn und vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Schaltung (34) zum Steuern eines Stroms in einer Phasenspule (32) eines Motors (10), wobei die Schaltung folgendes aufweist:
einen Stromsensor (48, 50), der ein Stromanzeigesignal (V_I) erzeugt, das einen Pegel des Stroms anzeigt;
einen ersten Komparator (54), der das Stromanzeigesignal (V_I) mit einem oberen Hystereseband-Grenzsignal (V_UH) vergleicht;
einen zweiten Komparator (56), der das Stromanzeigesignal (V_I) mit einem unteren Hystereseband-Grenzsignal (V_UL) vergleicht;
eine Treiberschaltung (58), die auf den ersten und den zweiten Komparator (54, 56) antwortet; und
eine Einrichtung (36, 38), die auf die Treiberschaltung (58) antwortet, zum Liefern des Stroms zur Phasenspule (32).

2. Schaltung nach Anspruch 1, die weiterhin eine Spannungsteilerschaltung (52) aufweist, die das obere und das untere Hystereseband-Grenzsignal (V_UH, V_UL) erzeugt.

3. Schaltung nach Anspruch 1, die weiterhin ein Logikgatter (60) aufweist, das auf die Treiberschaltung (58) und ein Phasensteuersignal (V_P1) antwortet, wobei die Lieferungseinrichtung (36, 38) auf ein durch das Logikgatter (60) erzeugtes Ausgangssignal (V_G) antwortet.

4. Schaltung nach Anspruch 1, wobei der Stromsensor (48, 50) einen Erfassungs resistor (48) enthält.

5. Schaltung nach Anspruch 4, wobei der Stromsensor (48, 50) eine Verstärker schaltung (SO) enthält.

6. Schaltung nach Anspruch 1, wobei die Treiberschaltung (58) eine Flip-Flop- Schaltung ist.

7. Schaltung nach Anspruch 1, wobei die Lieferungseinrichtung folgendes auf weist:
einen ersten Schalter (36), der mit einem ersten Ende der Phasenspule (32) verbunden ist und auf die Treiberschaltung (58) antwortet; und
einen zweiten Schalter (38), der mit einem zweiten Ende der Phasenspule verbunden ist.

8. Schaltung nach Anspruch 1, wobei der erste und der zweite Komparator (54, 56) das Stromanzeigesignal (V_I) gleichzeitig mit dem oberen und dem unteren Hystereseband-Grenzsignal (V_UH, V_UL) vergleichen.

9. Schaltung zum Steuern eines Stroms in einer Phasenspule (32) eines Motors (10), wobei die Schaltung folgendes aufweist:
eine Einrichtung (48, 50) zum Erzeugen eines Stromanzeigesignals (V_I), das einen Pegel des Stroms anzeigt;
eine erste Vergleichseinrichtung (54) zum Vergleichen des Stromanzeige signals (V_I) mit einem oberen Hystereseband-Grenzsignal (V_UH);
eine zweite Vergleichseinrichtung (56) zum Vergleichen des Stromanzei gesignals (V_I) mit einem unteren Hystereseband-Grenzsignal (V_UL);
eine Einrichtung (58) zum Erzeugen eines Treibersignals (V_D) in Antwort auf die erste und die zweite Vergleichseinrichtung (54, 56); und
eine Einrichtung (36, 38) zum Liefern des Stroms zur Phasenspule (32) in Antwort auf das Treibersignal (V_D).

10. Schaltung nach Anspruch 9, die weiterhin eine Spannungsteilerschaltung (52) aufweist, die das obere und das untere Hystereseband-Grenzsignal (V_UH, V_UL) erzeugt.

11. Schaltung nach Anspruch 9, die weiterhin ein Logikgatter (60) aufweist, das auf das Treibersignal (V_D) und ein Phasensteuersignal (V_P1) antwortet, wobei die Lieferungseinrichtung (36, 38) auf ein durch das Logikgatter (60) erzeugtes Ausgangssignal (V_G) antwortet.

12. Schaltung nach Anspruch 9, wobei die Stromanzeigesignal- Erzeugungseinrichtung (48, 50) einen Erfassungsresistor (48) enthält.

13. Schaltung nach Anspruch 9, wobei die Treibersignal-Erzeugungseinrichtung (58) eine Flip-Flop-Schaltung ist.

14. Schaltung nach Anspruch 9, wobei die Lieferungseinrichtung (36, 38) folgendes aufweist:
einen ersten Schalter (36), der mit einem ersten Ende der Phasenspule (32) verbunden ist und auf die Treibersignal-Erzeugungseinrichtung (58) ant wortet; und
einen zweiten Schalter (38), der mit einem zweiten Ende der Phasenspule (32) verbunden ist.

15. Schaltung nach Anspruch 9, wobei die erste und die zweite Vergleichseinrich tung (54, 56) das Stromanzeigesignal (V_I) gleichzeitig mit dem oberen und dem unteren Hystereseband-Grenzsignal (V_UH, V_UL) vergleichen.

16. Verfahren zum Steuern eines Stroms in einer Phasenspule (32) eines Motors (10), wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Erzeugen eines Stromanzeigesignals (V_I), das einen Pegel des Stroms in der Phasenspule (32) anzeigt;
Vergleichen des Stromanzeigesignals (V_I) mit einem oberen Hysterese band-Grenzsignal (V_UH) und Erzeugen eines ersten Vergleichssignals (V_C1) in Antwort darauf;
Vergleichen des Stromanzeigesignals (V_I) mit einem unteren Hysterese band-Grenzsignal (V_UL) und Erzeugen eines zweiten Vergleichssignals (V_C1) in Antwort darauf;
Erzeugen eines Treibersignals (V_D) in Antwort auf das erste und das zweite Vergleichssignal (V_C1, V_C2); und
Liefern des Stroms zu der Phasenspule (32) in Antwort auf das Treibersi gnal (V_D).

17. Verfahren nach Anspruch 16, das weiterhin den Schritt zum Erzeugen des obe ren und des unteren Hystereseband-Grenzsignal (V_UH, V_UL) aufweist.

18. Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Lieferungsschritt den Unterschrift zum Steuern eines ersten Schalters (36) enthält, der mit einem ersten Ende der Phasenspule (32) verbunden ist, in Antwort auf das Treibersignal (V_D) und ein Phasensteuersignal (V_P1).

19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Lieferungsschrift den Unterschrift zum Steuern eines zweiten Schalters (38) enthält, der mit einem zweiten Ende der Phasenspule (32) verbunden ist, in Antwort auf das Phasensteuersignal (V_P1).

20. Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Schrift zum Vergleichen des Stroman zeigesignals (V_I) mit dem oberen Hystereseband-Grenzsignal (V_UH) und der Schrift zum Vergleichen des Stromanzeigesignals (V_I) mit dem unteren Hyste reseband-Grenzsignal (V_UL) gleichzeitig auftreten.