DE20312462U1

DE20312462U1 - Überhitzungsschutzschaltung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor

Info

Publication number: DE20312462U1
Application number: DE20312462U
Authority: DE
Original assignee: Sunonwealth Electric Machine Industry Co Ltd
Current assignee: Sunonwealth Electric Machine Industry Co Ltd
Priority date: 2003-02-24
Filing date: 2003-08-13
Publication date: 2003-12-04
Anticipated expiration: 2013-08-14
Also published as: US7064940B2; US20040165325A1; TWM243837U

Abstract

Überhitzungsschutzschaltung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor, mit
einem temperaturabhängigen Widerstand (2; 2'), der einen Widerstandswert besitzt, der sich innerhalb eines vorgegebenen Wärmevorzugswertes entsprechend Änderungen der Betriebstemperatur des Motors (5) ändert,
einem Widerstand (1), der in Reihe mit dem temperaturabhängigen Widerstand (2; 2') an einem Verbindungspunkt zusammengeschaltet ist, an dem sie einen einstellbaren Spannungswert liefern, der von einer Spannungsquelle (Vcc) gespeist wird, und
einem Transistor (3) mit einer Basis, einem Kollektor und einem Emitter, wobei die Basis an den Verbindungspunkt zwischen dem temperaturabhängigen Widerstand (2; 2') und dem Widerstand (1) angeschlossen ist, so dass der einstellbare Spannungswert in die Basis eingegeben wird, der Kollektor an die Spannungsquelle (Vcc) angeschlossen ist und der Emitter an den Motor (5) zu dessen Steuerung angeschlossen ist,
wobei, wenn die Betriebstemperatur des Motors größer ist als eine Sicherheitstemperatur oder wenn der Motor überhitzt wird, der Widerstandswert der wärmeabhängigen Widerstandes (2; 2') entsprechend eingestellt wird und größer oder kleiner als ein vorgegebener Referenzwert ist, und der einstellbare Spannungswert des wärmeabhängigen Widerstandes (2; 2') und des Widerstandes (1) nicht ausreicht, um die Basis des Transistors (3) einzuschalten, um den Motorstrom auszuschalten und dadurch den Motor (5) anzuhalten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Überhitzungsschutzschaltung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Überhitzungsschutzschaltung mit einem temperaturabhängigen Widerstand zum Erfassen der jeweiligen Betriebstemperatur eines Motors, um einen Motorstrom durch eine Spule des Motors hindurch abzuschalten, wenn der Motor überhitzt wird, um den Motor zu schützen.
Eine bekannte Überhitzungsschutzschaltung besteht aus einer komplizierten Schaltung und weist einen temperaturabhängigen Widerstand auf, der in die komplizierte Schaltung eingefügt ist. Der temperaturabhängige Widerstand der Überhitzungsschutzschaltung weist einen Widerstandswert auf, der sich entsprechend der Betriebstemperatur des bürstenlosen Gleichstrommotors ändert. Zum Schutze des Motors muss die Überhitzungsschutzschaltung den Motorstrom abschalten, wenn sich der Motor überhitzt, oder sie muss die Rotationsgeschwindigkeit des Motors der Betriebstemperatur des Motors entsprechend ändern. Diese bekannte Überhitzungsschutzschaltung weist jedoch zu viele elektronische Komponenten wie Widerstände, einen programmierbaren Chip, einen Pulsbreitenmodulator, Transistoren, Kondensatoren, Dioden usw. auf, wodurch die Herstellungskosten entsprechend groß sind. Außerdem erfordern unterschiedliche Treiberschaltungen für den bürstenlosen Gleichstrommotor unterschiedliche temperaturabhängige Widerstände, um verschiedene Antriebsmodule zu bilden, was in einem unvereinbaren Problem resultiert. Eine einzige Überhitzungsschutzschaltung kann nicht bei verschiedenen Treiberschaltungen des bürstenlosen Gleichstrommotors verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung ist vorgesehen, eine Überhitzungsschutzschaltung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor zu schaffen, die von einem temperaturabhängigen Widerstand, einem Widerstand und einem Transistor gebildet ist, um eine vereinfachte Schaltung zum Abschalten des Motorstroms zu realisieren, wenn sich dieser überhitzt, so dass eine Zerstörung des Motors verhindert werden kann. Dabei bildet die Überhitzungsschutzschaltung eine vereinfachte Schaltung niedriger Herstellungskosten, wobei verschiedene Ausbildungen möglich sind, um das oben beschriebene Problem zumindest zu mildern oder zu vermeiden.
Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, eine Überhitzungsschutzschaltung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor zu schaffen, die von einem temperaturempfindlichen Widerstand, einem Widerstand und einem Transistor gebildet ist, um eine vereinfachte Schaltung zum Abschalten des Motorstroms zu schalten, wenn sich der Motor überhitzt. Die Überhitzungsschutzschaltung kann die Lebensdauer des Motors nützlich erhöhen, die Schaltungsstruktur vereinfachen und die Herstellungskosten erniedrigen.
Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, eine Überhitzungsschutzschaltung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor zu schaffen, die einen temperaturabhängigen Widerstand mit einem negativen Temperaturkoeffizienten oder mit einem positiven Temperaturkoeffizienten entsprechend der jeweiligen Designauswahl aufweist. Folglich kann die Überhitzungsschutzschaltung für den bürstenlosen Gleichstrommotor in ihrem Schaltungsdesign variiert werden.
Die Überhitzungsschutzschaltung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor gemäß der vorliegenden Erfindung weist einen temperaturabhängigen Widerstand, einen elektrischen Widerstand und einen Transistor auf. Der temperaturabhängige Widerstand und der Widerstand sind an die Basis des Transistors angeschlossen. Der Emitter des Transistors ist an die Motorspule angeschlossen. Der temperaturabhängige Widerstand besitzt einen Widerstandswert, der sich entsprechend der jeweiligen Betriebstemperatur ändert. Der temperaturabhängige Widerstand ist derartig vorgewählt, das heißt dimensioniert, dass er bei einer Sicherheitstemperatur innerhalb eines vorgegebenen Wärmevorzugswertes wirksam ist. Wenn die Betriebstemperatur der Motorspule die Sicherheitstemperatur übersteigt, kann die Überhitzungsschutzschaltung den Motorstrom abschalten, so dass die Motorspule geschützt wird.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Überhitzungsschutzschaltung.
Die Erfindung wird nun detailliert unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
1 ein schematisches Schaltungsdiagramm einer Überhitzungsschutzschaltung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und
2 ein schematisches Schaltungsdiagramm einer Überhitzungsschutzschaltung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Zeichnungsfiguren zeigen zwei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die im allgemeinen ein primäres Motorelement und ein sekundäres Schaltungselement aufweisen. Wie aus den 1 und 2 ersichtlich ist, weist die Überhitzungsschutzschaltung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor 5 gemäß der vorliegenden Erfindung einen Widerstand 1, einen temperaturabhängigen Widerstand und einen Transistor 3 auf. Der temperaturunabhängige Widerstand 1 und der temperaturabhängige Widerstand 2 sind gemeinsam an die Basis des Transistor 3 angeschlossen. Der Emitter des Transistors 3 ist an ein Treiber-IC 4 einer Motorspule angeschlossen. Der temperaturabhängige Widerstand 2 besitzt einen Widerstandswert, der sich entsprechend der Betriebstemperatur der Motorspule ändern kann bzw. ändert. Der temperaturabhängige Widerstand 2 ist voreingestellt, um bei einer Sicherheitstemperatur innerhalb eines vorgegebenen Wärmevorzugswertes wirksam zu sein. Wenn die Betriebstemperatur der Motorspule die Sicherheitstemperatur übersteigt, kann die Überhitzungsschutzschaltung den Motorstrom abschalten, so dass die Motorspule geschützt wird. Auf diese Weise kann die Lebensdauer des Motors 5 verlängert werden. Dieser Vorteil geht mit einer vereinfachten Schaltungsstruktur und mit reduzierten Herstellungskosten einher.
1 zeigt ein schematisches Schaltungsdiagramm einer Überhitzungsschutzschaltung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der temperaturabhängige Widerstand 2 der Überhitzungsschutzschaltung besitzt einen negativen Temperaturkoeffizienten, d.h. bei dem temperaturabhängigen Widerstand 2 handelt es sich um einen NTC-Widerstand, dessen Widerstandswert zur jeweiligen Temperatur umgekehrt proportional ist.
Der Aufbau der Überhitzungsschutzschaltung wird nachfolgend in Verbindung mit 1 detailliert beschrieben. Ein Ende des Widerstandes 1 und der Kollektor des Transistors 3 sind gemeinsam an eine Spannungsquelle Vcc angeschlossen. Das andere Ende des Widerstandes 1 ist an ein erstes Ende des temperaturabhängigen Widerstandes (NTC) 2 und an die Basis des Transistors 3 angeschlossen. Das zweite Ende des temperaturabhängigen Widerstandes (NTC) 2 ist an Masse angeschlossen. Der Widerstand 1 und der temperaturabhängige Widerstand 2 sind an einem Verbindungspunkt in Reihe geschaltet, an dem ein dem jeweiligen Widerstandswert des temperaturabhängigen Widerstandes entsprechender Spannungswert gemäß der Spannungsquelle Vcc ansteht. Der Emitter des Transistors 3 ist an den Motor 5 angeschlossen, der im wesentlichen aus der Motorspule und dem Treiber-IC für die Motorspule besteht.
Gemäß 1 sind der temperaturunabhängige Widerstand 1 und der temperaturabhängige Widerstand 2 dazu geeignet, einen entsprechenden Spannungswert (gleich oder größer 0,7 V) zu liefern, so dass die Basis des Transistors 3 eingeschaltet werden kann, um Energie zum Treiber-IC zu liefern. Der Treiber-IC ist dann dazu geeignet, den Motorstrom, der durch den Motor 5 fließt, abwechselnd ein- und auszuschalten.
Im normalen Betrieb, wenn die Betriebstemperatur des Motors 5 kleiner ist als die Sicherheitstemperatur, ist der Widerstandswert des temperaturabhängigen Widerstandes (NTC) 2 größer als ein vorgegebener Referenzwert. Folglich ist der temperaturabhängige Widerstand dazu in der Lage, die entsprechende Spannung (gleich oder größer als 0,7 V) zu liefern, um die Basis des Transistors 3 einzuschalten und folglich zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors 3 durchzuschalten, um elektrische Energie zum Treiber-IC zu liefern. Der Treiber-IC kann damit den Motorstrom des Motors 5 abwechselnd ein- und ausschalten, so dass der Motor normal betrieben wird.
Im ab formalen Betrieb, wenn die Betriebstemperatur des Motors 5 größer als die Sicherheitstemperatur ist oder wenn der Motor überhitzt wird, ist der Widerstandswert des temperaturabhängigen Widerstandes (NTC) 2 entsprechend eingestellt, d.h. kleiner als ein vorgegebener Referenzwert. Folglich ist er eingestellt, eine unadäquate Spannung (kleiner als 0,7 V) abzugeben, um die Basis des Transistors 3 abzuschalten und folglich die Verbindung zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors 3 zu unterbrechen, um die elektrische Energie zum Treiber-IC zu begrenzen. Der Treiber-IC wird also nicht betätigt, so dass der Motorstrom des Motor 5 nicht ein- und ausgeschaltet und der Motor dauerhaft oder vorübergehend entsprechend der jeweiligen Designauswahl angehalten wird. Auf diese weise kann eine Zerstörung des Motors vermieden werden.
Wenn die Betriebstemperatur des Motors 5 wieder erniedrigt ist und unterhalb der Sicherheitstemperatur liegt, ist der Widerstandswert des temperaturabhängigen Widerstandes (NTC) 2 wieder größer als der vorgegebene Referenzwert. Folglich wird der Motorstrom des Motors 5 wieder gestartet und der Motor wieder normal betrieben.
Bei der zweiten Ausführungsform gemäß 2 sind gleiche Einzelheiten mit denselben Bezugsziffern wie bei der ersten Ausführungsform gemäß 1 bezeichnet. Die Überhitzungsschutzschaltung der zweiten Ausführungsform besitzt eine ähnliche Konfiguration und dieselbe Funktion wie die erste Ausführungsform, so dass diesbezüglich detaillierte Beschreibungen entbehrlich sind.
2 zeigt ein schematisches Schaltungsdiagramm einer Überhitzungsschutzschaltung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Im Vergleich mit der ersten Ausführungsform ist der temperaturabhängige Widerstand 2' der Überhitzungsschutzschaltung der zweiten Ausführungsform von einem temperaturabhängigen Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC) gebildet, dessen Widerstandswert zur Temperatur proportional ist.
Der Aufbau der Überhitzungsschutzschaltung gemäß 2 wird nachfolgend detailliert beschrieben. Ein erstes Ende des temperaturabhängigen Widerstandes (PTC) 2' und der Kollektor des Transistors 3 sind miteinander an eine Spannungsquelle Vcc angeschlossen. Das zweite Ende des temperaturabhängigen Widerstandes (PTC) 2' ist an ein Ende des temperaturunabhängigen Widerstandes 1 und an die Basis des Transistors 3 angeschlossen. Das andere Ende des Widerstandes 1 ist mit Masse verbunden. Der Emitter des Transistors 3 ist an den Motor 5 angeschlossen, der im wesentlichen aus der Motorspule und dem Treiber-IC für die Motorspule besteht.
Im normalen Betrieb, wenn die Betriebstemperatur des Motors 5 kleiner ist als die Sicherheitstemperatur, ist der Widerstandswert des temperaturabhängigen Widerstandes (PTC) 2' kleiner als ein vorgegebener Referenzwert. Folglich liegt am temperaturabhängigen Widerstand eine entsprechende Spannung (gleich oder größer als 0,7 V) an, um die Basis des Transistors 3 einzuschalten und zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors 3 eine Verbindung herzustellen mittels welcher elektrische Energie zum Treiber-IC geliefert wird. Der Treiber-IC kann folglich den Motorstrom des Motors 5 abwechselnd ein- und ausschalten, so dass der Motor normal betrieben wird.
Bei einem abnormalen Betrieb, wenn die Betriebstemperatur des Motors 5 größer ist als die Sicherheitstemperatur oder wenn der Motor überhitzt wird, wird der Widerstandswert des temperaturabhängigen Widerstandes (PTC) 2' entsprechend größer als ein vorgegebener Referenzwert. Der temperaturabhängige Widerstand ist folglich derartig eingestellt, dass er eine unangemessene Spannung (kleiner als 0,7 V) abgibt, um die Basis des Transistors 3 abzuschalten und auf diese Weise die Verbindung zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors 3 zu unterbrechen und die an den Treiber-IC gelieferte elektrische Energie zu begrenzen. Der Treiber-IC kann also nicht den Motorstrom des Motors 5 ein- und ausschalten, so dass der Motor dauerhaft oder temporär angehalten wird, um eine Zerstörung des Motors zu verhindern.
Die Erfindung wurde oben detailliert unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausbildungen beschrieben, es versteht sich jedoch, dass verschiedene Modifikationen möglich sind, ohne den Geist und den Umfang der Erfindung zu verlassen, wie sie durch die nachfolgenden Ansprüche definiert ist.
Die erfindungsgemäße Überhitzungsschutzschaltung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor 5 weist einen temperaturabhängigen Widerstand 2, einen temperaturunabhängigen Widerstand 1 und einen Transistor 3 auf. Der temperaturabhängige Widerstand 2 und der Widerstand 1 sind gemeinsam an die Basis des Transistors 3 angeschlossen. Der Emitter der Transistors 3 ist an eine Motorspule angeschlossen. Der temperaturabhängige Widerstand 2 besitzt einen von der jeweiligen Betriebstemperatur abhängigen Widerstandswert. Der temperaturabhängige Widerstand 2 ist derartig voreingestellt, dass er bei einer Sicherheitstemperatur innerhalb eines vorgegebenen Wärmevorzugswertes funktioniert. Wenn die Betriebstemperatur der Motorspule die Sicherheitstemperatur übersteigt, kann die Überhitzungsschutzschaltung den Motorstrom abschalten, so dass die Spule des Motors geschützt ist.

Claims

Überhitzungsschutzschaltung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor, mit einem temperaturabhängigen Widerstand (2; 2'), der einen Widerstandswert besitzt, der sich innerhalb eines vorgegebenen Wärmevorzugswertes entsprechend Änderungen der Betriebstemperatur des Motors (5) ändert, einem Widerstand (1), der in Reihe mit dem temperaturabhängigen Widerstand (2; 2') an einem Verbindungspunkt zusammengeschaltet ist, an dem sie einen einstellbaren Spannungswert liefern, der von einer Spannungsquelle (Vcc) gespeist wird, und einem Transistor (3) mit einer Basis, einem Kollektor und einem Emitter, wobei die Basis an den Verbindungspunkt zwischen dem temperaturabhängigen Widerstand (2; 2') und dem Widerstand (1) angeschlossen ist, so dass der einstellbare Spannungswert in die Basis eingegeben wird, der Kollektor an die Spannungsquelle (Vcc) angeschlossen ist und der Emitter an den Motor (5) zu dessen Steuerung angeschlossen ist, wobei, wenn die Betriebstemperatur des Motors größer ist als eine Sicherheitstemperatur oder wenn der Motor überhitzt wird, der Widerstandswert der wärmeabhängigen Widerstandes (2; 2') entsprechend eingestellt wird und größer oder kleiner als ein vorgegebener Referenzwert ist, und der einstellbare Spannungswert des wärmeabhängigen Widerstandes (2; 2') und des Widerstandes (1) nicht ausreicht, um die Basis des Transistors (3) einzuschalten, um den Motorstrom auszuschalten und dadurch den Motor (5) anzuhalten.
Überhitzungsschutzschaltung für den bürstenlosen Gleichstrommotor gemäß Anspruch 1, wobei der temperaturabhängige Widerstand (2) einen negativen Temperaturkoeffizienten besitzt, ein erstes Ende des Widerstandes (1) an die Spannungsquelle (Vcc) und ein zweites Ende des Widerstandes (1) an ein erstes Ende des temperaturabhängigen Widerstandes (2) angeschlossen ist, und das zweite Ende des temperaturabhängigen Widerstandes (2) mit Masse verbunden ist.
Überhitzungsschutzschaltung für den bürstenlosen Gleichstrommotor gemäß Anspruch 1, wobei der temperaturabhängige Widerstand (2') einen positiven Temperaturkoeffizienten besitzt, ein erstes Ende des temperaturabhängigen Widerstandes (2') an die Spannungsquelle (Vcc) und ein zweites Ende des temperaturabhängigen Widerstandes (2') an ein erstes Ende des Widerstandes (1) angeschlossen ist, und das zweite Ende des Widerstandes (1) mit Masse verbunden ist.
Überhitzungsschutzschaltung für den bürstenlosen Gleichstrommotor nach Anspruch 1, wobei der Motor (5) eine Motorspule aufweist, die vom Motorstrom durchflossen wird, wobei die Motorspule ein an die Spannungsquelle (Vcc) angeschlossenes erstes Ende und ein an die Überhitzungsschutzschaltung angeschlossenes zweites Ende besitzt.
Überhitzungsschutzschaltung für den bürstenlosen Gleichstrommotor nach Anspruch 1, wobei der Motor (5) eine Treiber-IC (4) aufweist, die an den Transistor (3) der Überhitzungsschutzschaltung angeschlossen ist.