DE2308449A1 - Gleichstrommotor - Google Patents

Description

Canon K. K. Case

Gleichstrommotor

Die Erfindung betrifft einen Hotor mit Hall-Generatoren, bei dem eine Transistoren aufweisende Treibschaltung in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen von Hall-Generatoren getätigt wird, v/elche die Rotorwinkelposition eines Motorpermanentmagneten abtastet, um ein Drehmagnetfeld zur Drehung des Rotors zu erzeugen.

Die elektrischen Signale, die an den Ausgangsanscnlüssen eines Hall-Generators erscheinen, wenn ein magnetisches Feld an diesen angelegt wird, werden auf eine Steuerschaltung zur sequentiellen Energieversorgung oder Kommutierung der Y/indungen eines Motorstators angelegt. Es ist ein Motor mit Hall-Generatoren bekannt, bei dem die Hall-Generatcren neben dem Rotor eines Permanentmagneten angeordnet sind, um dessen V/inkelposition abzutasten. Im bekannten Motor mit Hall-Generatoren sind mehr als vier Windungen in Drehmoment erzeugender Beziehung zum Rotor angeordnet. Der durch jede der V/indungen fließende Strom v/ird intermittierend unterbrochen, und zwar in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Hall-Generators, das sich seinerseits in Abhängigkeit von der Winkelposition des Rotors ändert. Deshalb ist der Stromfluß durch jede der V/indungen für eine beträchtlich lange Zeit unterbrochen, so daß der bekannte

309835/0969

Motor mit dem Hall-Generator den Nachteil hat, daß der Wirkungsgrad der Windungen niedrig ist.

Um die Drehrichtung eines bürstenlosen Gleichstrommotors mit Hall-Generatoren umzuändern, ist einerseits die Methode bekannt, die Richtung des Stromflusses durch die Hall-Generatoren zu ändern, andererseits kennt man die Methode, die Richtung des durch die Windungen des Stators fließenden Stroms umzuschalten. Erstere Methode hat den Nachteil, daß die Steuerschaltung im Aufbau kompliziert ist und letztere Methode hat die Nachteile, daß ein Schaltungsaufbau der Umschaltvorrichtung ebenfalls kompliziert ist und die Verbindungsanschlüsse mit der Anzahl der Windungen ansteigen.

Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die den bekannten Motoren anhaftenden Probleme und Mangel zu überwinden.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Motor mit Hall-Generatoren verfügbar zu machen, bei welchem in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen einer Schalt- oder Umkehrschaltung zum Steuern der Umkehr der Motordrehrichtung die Richtung des durch die nall-Generatoren fließenden Stromes gesteuert wird.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Motor mit Hai?-Generatoren verfügbar zu machen, bei

309835/0969

welchem eine Treibschaltung zur Steuerung der Energieversorgung der Windungen auf dem Stator in Abhängigkeit von der Statorwindungskonfiguration mit den Hall-Generatoren verbunden ist, und bei welchem eine Schalt- oder Umkehrschaltung zur Steuerung der Hall-Generatoren, und dadurch zur Umkehr der Drehrichtung des Motors, vorgesehen ist, zusammen mit einem logischen Ausgangssignalgenerator, der die Schalt- oder Umkehrschaltung steuert.

Ein v/eiteren Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Motor mit Hall-Generatoren verfügbar zu machen, der in einem geschlossenen Servoschleifensystem verwendet werden kann, in welchem eine Vorrichtung zum Abtasten der Drehgeschwindigkeit des Motors mit dem logischen Ausgangssignalgenerator der oben beschriebenen Art verbunden ist, so daß das Ausgangssignal vom logischen Ausgangssignalgenerator Null v/erden kann.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen Motor mit Hall-Generatoren verfügbar zu machen, bei dem das Ausgangssignal der Vorrichtung zum Abtasten der Motordrehgeschwindigkeit rückgekoppelt wird, um den Motor zu dämpfen oder zu bremsen.

In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 A ein Schaltungsdiagrarani einer ersten Ausführungsform eir>es erfindungsgemäßen Motors mit Hall-Generatoren;

309835/0969

Fig. 1 B eine Vorderansicht eines Rotors, eines Stators xind eines Hall-Generators, die in der in Fig. 1 A dargestellten Ausführungsform verwendet werden;

Fig. 2 ein Schaltungsdiagramm einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform mit einem Servosystem;

Fig. 3 ein Schaltungsdiagramm einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 4 ein Schaltungsdiagramm einer vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform, bei welcher zwei unabhängige Windungen auf einem Stator befestigt sind;

Fig. 5 A ein Schaltungsdiagramm, eine Variation einer in Fig. 4 gezeigten Schalt- oder Umkehrschaltung, welche die Vorwärts- und Rückwärtsdrehung des Motors auf digitale Weise steuert;

Fig. 5 B ein Schaltungsdiagramm einer anderen Variation, die zur Ausführung einer analogen Steuerung fähig ist;

Fig. 5 C eine Blockschaltung einer Variation des in Fig. 4 gezeigten logischen Ausgangsgenerators;

309835/0969

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines Rotors von Statorwindungen und üall-Generatoren des in Fig. 4 gezeigten Motors; und

Fig. 7 A bis 7 D die Richtung des durch die Windungen

des in Fig. 4 oder 6 gezeigten Motors fließenden Stroms bei vier Drehstellungen des Rotors, die sich jeweils um den gleichen Winkel voneinander unterscheiden.

Erste Ausführun^sform, Piff. 1 A und 1 B

In Verbindung mit den Fig. 1 A und 1 B wird die erste erfindungsgemäße Ausführungsform eines Gleichstrommotors mit Hall-Generatoren beschrieben. Der Gleichstrommotor weist einen Rotor R mit Hagnetpolpaaren entgegengesetzter Polarität auf, flußerzeugende Windungen L1 - L4, die so miteinander verbunden sind, daß sie eine Ringschaltung bilden, und die in drehmomenterzeugender Beziehung zum Rotor angeordnet sind, Weiterhin weist der Gleichstrommotor ein einziges Paar üall-Generatoren H1 und H2 auf, die in fester Beziehung zum Rotor R angeordnet sind und voneinander einen Winkelabstand haben, der gleich ist einem elektrischen Winkel zwischen den magnetischen Polen von 90° auf dem Rotor, und die in einer magnetischen Beziehung zum Rotor angeordnet sind, derart, daß die Größe der Rotorflußdichte als eine Funktion der Rotorwinkelstellung abgetastet wird. Die Verbindung zwischen den

309835/0969

Statorwindungen L1 bis L4 ist im Detail in Fig. 1B dargestellt. Das bedeutet, jede der V/indungen L1 bis L4 ist auf dem Joch Yo aus magnetischem Material befestigt und die Verbindungspunkte a, b, c und d sind mit einer Motortreibschaltung verbunden, die unten im Detail beschrieben wird. Die Anschlüsse a¹, b', c¹ und d¹ des in Fig. 1 B dargestellten Motors sind elektrisch mit den in Fig. 1 A gezeigten Verbindungspunkten a, b, c und d verbunden.

Die Hall-Generatoren H1 und H2 weisen Eingangsanschlüsse al und b1 bzw. d und d1 und Ausgangsanschlüsse e und f bzw. g und h auf.

pnp-Transitoren Q1 und Q 2 und npn-Transitoren Q3 und Q4 bilden eine Schalt- oder Umkehrschaltung CH zum Schalten oder Umkehren der durch die Hall-Generatoren H1 und H2 fließenden Ströme. Die Eingangsanschlüsse al und b1 der Hall-Generatoren H1 und H2 sind über V.'iderstände R1 und R3 mit einer gemeinsamen Kollektorschaltung der Transistoren Q1 und Q3 verbunden, während die anderen Eingangsanschlüsse b1 und d1 über Widerstände R1 bzw. R4 mit einer gemeinsamen Kollektorschaltung der Transitoren Q2 und Q4 verbunden sind. Dioden D1 und D2, die zum Abhalten der reversen Ströme dienen, sind zwischen die Kollektoren der Transistoren Q 1 und Q3 bzw. zwischen die Kollektoren der Transitoren Q2 und Q4 eingefügt. Die Basis des Transistors Q1 ist mit dem Kollektor des Transistors Q4 verbunden, die Basis dos Transistors Q2 dagegen mit dem Kollektor des Transxstors Q3. Die Basen der Transitoren Q3

309835/0969

und Q4 sind mit einer logischen Ausgangssignalerzeugungsvorrichtung verbunden, die unten ausführlich beschrieben wird.

Die Treibschaltung weist vier Paare Transistoren Q5 und Q6; Q7 und Q8; Q9 und Q1O; und Q11 und Q12 zur Energieversorgung der flußerzeugenden Windungen L1 bis L4 auf. Dioden D3 bis D6, die zur Abhaltung der Gegenströme dienen, sind eingefügt zwischen die Verbindungspunkte a¹, b¹, c¹ und d' und die Kollektoren der Transistoren Q5, Q7, Q9 bzw. Q11. Die Emitter der Transistoren Q6, Q8, Q1O und Q12 sind über einen EIN-AUS-Schalter S mit dem positiven Anschluß einer Gleichstromquelle E verbunden, während die Emitter der Transitoren Q5, Q7, Q9 und Q11 mit dein negativen Anschluß verbunden sind.

Als nächstes wird die Arbeitsweise des Gleichstrommotors mit Hall-Generatoren beschrieben. Es wird angenommen, daß das Signal positiver Polarität vom logischen Ausgangssignalgenerator an den Eingangsanschluß A1 der Schalt- oder Umkehrschaltung CH angelegt wird, und daß der EIlM-AUS-Schalter S geschlossen ist. Dann befindet sich der Transistor Q3 in leitendem Zustand, so daß auch der Transistor Q2 leitet. Als Folge davon fließt der Strom durch die Hall-Generatoren in den durch durchgezogene Pfeile angegebenen Richtung. In diesem Fall wird weiterhin angenommen, daß der Rotor_rR sich in der in Fig. 1A gezeigten Stellung befindet, wobei der Pol

309835/0969

N des Rotors sich gegenüber dem Hall-Generator H1 befindet. Dann wird das Potential des AusgangsanscJilusses e des Hall-Generators H1 höher als das Potential am Ausgangsanschluß f, und das Ausgangssignal des Hall-Generators H1 wird den Basen der Transistoren Q5 und Q7 in der Treib schaltung zugeführt, so daß der Transistor Q5 leitend, der Transistor Q7 jedoch gesperrt ist. Als Folge davon leitet der Transitor Qb, während der Transistor Q8 gesperrt ist, so daß der Schaltkreis geschlossen ist, der am positiven Anschluß der Gleichstromquelle E beginnt, über den Transistor Q6, den Verbindungspunkt c, eine Parallelschaltung

Windung L2 > Windung IA

Windung L3 * Windung LA

den Verbindungspunkt a, die Diode D3 und den Transistor Q 5 geht, und am negativen Anschluß der Spannungsquelle E endet. Daher wird das den Rotor R in der Richtung des durchgehenden Pfeiles drehende Drehmoment erzeugt.

Wenn beim Drehen des Rotors R als nächstes der Pol N des Rotors R in eine Stellung gegenüber dem Hall-Generator H2 kommt, wird das Potential am Ausgangsanschluß g des Hall-Generators H2 höher als das Potential des Ausgangsanschlusses h, so daß die Transistoren Q9 und Q10 in der Treibschaltung leitend sind. Als Folge davon wird ein elektrischer Schaltkreis geschlossen, der am positiven Anschluß der Stromquelle E beginnt, über den Transistor Q1O, den Verbindungspunkt b1, die Parallelschaltung

309835/0969

y Windung L2 * Windung j_o >^

Windung L1 > \7indung LA *^^

den Verbindungspiintk d, die Diode D5 und den Transitor Q9 geht, und am negativen Anschluß der Stromquelle E endet. Deshalb behält der Rotor R seine Drehung in der durch den durchgehenden Pfeil angedeuteten Richtung bei.

Befindet sich der Pol S des Rotors R gegenüber dem Hall-Generator H1, so erscheint die Betriebsspannung am Ausgangsanschluß f- des Hall-Generators H1, so &ß die Transisotren Q7 und Q8 leitend sind. Deshalb ergibt sich ein elektrischer Schaltkreis, der anfängt am positiven Anschluß der Stromquelle E, der über den Transitor Q8, den Verbindungspunkt a, die Parallelschaltung

Windung L1 V V/indung

Windung LA > Windung

den Verbindungspunkt c, die Diode D4 und den Transistor Q7 geht, und am negativen Anscnluß der Stromquelle E endet. Als Folge davon v/ird der Rotor R weiter in der durch den durchgezogenen Pfeil angegebenen Richtung gedreht.

Kommt der Pol S des Rotors R in eine Stellung gegenüber dem Hall-Generator H2, so erscheint das hohe Potential am Ausgangsanschluß h des Hall-Generators ü2, so daß beide Transistoren Q11 und Q12 leitend sind. Deshalb ergibt sich ein elektri-

309835/0969

- 1Cr

scher Schaltkreis, der am positiven Anschluß der Stromquelle E anfängt, über den Transistor Q12, den Verbindungspunkt d, die Parallelschaltung

Windung L· '■ Windung L1 Windung L3 ^V/indung

den Verbindungspunkt b, die Diode D6 und den Transistor Q11 geht, und am negativen Anschluß der Stromquelle E endet. Deshalb wird der Rotor R noch weiter in der durch den durchgehenden Pfeil angegebenen Richtung gedreht. Somit kann sich der Rotor fortlaufend in der durch den durchgezogenen Pfeil angegebenen Richtung drehen.

Wenn das positive Signal als nächstes an den Eingangs ans chluß A2 angelegt wird, sind die Stromflüsse durch die Hall-Generatoren H1 und H2 umgekehrt, also in entgegengesetzter Richtung zu den Pfeilen, so daß, wenn der Pol N des Rotors R sich gegenüber dem Hall-Generator H1 befindet, das Potential am Ausgangsanschluß f höher wird, während, wenn der Pol S sich gegenüber dem Hall-Generator HI befindet, das Potential am Ausgangsanschluß E höher wird. Wenn aber die Pole N und S des Rotors R sich gegenüber dem Mall-Generator H2 befinden, sind die Ausgangswerte des Hall-Generators H2 denen entgegengesetzt, die vom Hall-Generator n1 erhältlich sind. Deshalb dreht sich der Rotor R in der durch die gestrichelten Pfeile angegebenen Richtung, d. h. in der zu den durchgezogenen Pfeilen entgegenge?itzten Richtung. Da die Treibstrüme immer durch die Windungen L1 bis L4 fließen, kann das durch den Gleichstrommotor erzeugte Drehmoment beträchtlich übertroffen

309835/0969

werden und die Drehung des Rotors R kann auf einfache Weise in der Richtung umgekehrt werden, indem das Signal an den Eingangsanschluß A1 oder A2 angelegt wird.

Ein Servosystem kann vorgesehen werden, das den Gleichstrommotor der bezüglich der Fig. 1A und 1B beschriebenen Art umfaßt, bei welchem der Rotor in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung gedreht werden kann durch Anlagen des Eingangssignals vom logischen Eingangssignalgenerator, wie einem digitalen Signalgenerator, an den EingangsanSchluß A1 oder A2, so daß eine Brückenschaltung symmetriert werden kann.

Zweite Ausführungsforra. Fi£. 2

Die zweite, in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform ist speziell zur Verwendung bei einer automatischen Blendensteuervorrichtung für Kameras geeignet. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform befinden sich die Windungen L1 bis IA in Sternschaltung. Aber man sieht, daß der Ringschaltungsmotor vorgesehen v/erden kann, wenn die Ausgangsanschlüsse e, f, g und h der in Fig. 1 gezeigten Hall-Generatoren mit den in Fig. 2 gezeigten Verbindungspunkten e¹, f, g' bzw. h¹ verbunden werden.

Der logische Ausgangssignalgenerator zur Abgabe der Eingangssignale an die Schalt- oder Umkendschaltung, welche die Richtung des durch die üall-Generatoren fließenden Stroms steuert, v/eist in der zweiten, in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform eine Brückenschaltung mit einem fotoelektrischen Element 3 und variablen Widerständen 5, 6 und 7 auf. Das fotoelektrische

309835/0969

Element 3 ist hinter einer Blendenvorrichtung 4 angeordnet, welche das Licht von einem Objekt steuert, so daß sich der Widerstandswert des fotoelektrischen Elementes 3 in Abhängigkeit von der hierauf auftreffenden Lichtintensität ändert. Die variablen Widerstände 5, 6 und 7 sind steuerbar und repräsentieren die Belichtungsfaktoren, die eingestellt werden müssen. Eine mit einem Brückenarm verbundene Anpaßschaltung 8 steuert die Geschwindigkeit des Gleichstrommotors. D. h., die Anpaßschaltung 8 steuert den Pegel des an die Brückenschaltung anzulegenden Eingangssignals in Abhängigkeit von dem die Drehgeschwindigkeit des Rotors repräsentierenden Signals, so daß auf den Rotor eine Bremsoder Verzögerungskraft einwirken kann.

Die Ausgangsanschlüsse A und B der Brückenschaltung sind über Widerstände R5 bzw. R6 mit einem Operationsverstärker 9 verbunden, dessen Ausgangsanschluß mit einer Vorzeichendetektorschaltung 10 verbunden ist, die das Vorzeichen des hieran angelegten Signals abtastet, um festzustellen, an welches der beiden Ausgangssysteme das Ausgangssignal angelegt wird. Die beiden Ausgangsanschlüsse der Vorzeichendetektorschaltung 10 werden mit der Schalt- oder Umkehrschaltung 11 verbunden, welche die Hall-Generatoren H1 und H2 und die beiden Transistorpaare Q1, Q2 und Q3, Q4 aufweist. Die Ausgangsanschlüsse der Schalt- oder ümkehrschaltung 11 sind mit den Basen von Transistoren 12, 13, 14 und 15 verbunden, welche die Treibschaltung bilden. Die Ausgangs-

309835/0969

- Ί3 -

anschlüsse oder Kollektoren dieser Transistoren 12 bis 15 sind mit den vier Statorwindungen L1' bis IA¹ verbunden, die sich in Sternschaltung befinden. Der Rotor des Motors 20 weist ein Paar Pole N und S auf und der gemeinsame Emitteranschluß der Transitaen 12 bis 15 ist mit dem negativen Anschluß der Stromquelle E verbunden, während die Kollektoren über Dioden 16 bis 19 mit der Anpaßschaltung 8 verbunden sind. Die Dioden 16 bis 19 dienen zum Abtasten der Motorgeschwindigkeit. Der gemeinsame Anschluß der in Sternschaltung befindlichen Windungen L1' bis.IA; ist über den EIN-AUS-Schalter S mit dem positiven Anschluß der Stromquelle E verbunden. Wie in der ersten, in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform sind die Hall-Generatoren durch einen Winkel von 90° voneinander getrennt. Eine Spule 21 zum Abtasten der Drehgeschwindigkeit des Rotors ist an jeder der Windungen L1' bis IA¹ befestigt und über eine Anpaßschaltung 22, wie ein Impedanzelement, mit den Ausgangsanschlüssen A und B der Brückenschaltung verbunden.

Als nächstes wird die Betriebsweise der zweiten Ausführungsform mit der obigen Anordnung beschrieben. Wenn die Brückenschaltung aus dem fotoelektrischen Element 3 und den variablen Widerständen 5, 6 und 7 unsymmetrisch ist, existiert zunächst eine Differenz zwischen den an den Ausgangsanschlüssen A und B erscheinenden Ausgangsspannungeri. Die Potentialdifferenz zwischen den Ausgangsanschlüssen A und B wird durch den Operationsverstärker 9 verstärkt, so daß die positive oder

309835/0969

~ 14 -

negative Ausgangsspannung abgeleitet und auf die Vorzeichendetektorschaltung 10 gegeben werden kann. Die beiden Ausgangssignale der Vorzeichendetektorschaltung 10 werden auf die beiden Eingahgsanschlüsse der Schalt- oder Umkehrschaltung 11 gegeben, welche die beiden Hall-Generatoren H1 und H2 umfaßt. Der Grund, warum die Drehung des Servomotors umgekehrt wird, ist bereits oben beschrieben worden. Die Ausgangssignale der beiden hall-Generatoren H1 und H2 ändern sich mit der Drehung des Rotors, und die Schalt- oder Umkehrschaltung 11 betätigt somit sequentiell die Transistoren 12 bis 15 in der Treibschaltung, so daß die Windungen L1' bis IA¹ mit Energie versorgt werden, um den Rotor in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung zu drehen. Die Blendensteuerungsvorrichtung 4, die antriebsmäßig-mit dem Gleichstrommotor 20 gekoppelt ist, wird deshalb so gesteuert, daß sich das auf das fotoelektrische Element 3 auftreffende Licht ändert, wodurch die Brückenschaltung symmetriert wird. In diesem Fall v/erden die in der Treibschaltung erzeugten kontraelektromotoriscnen Kräfte durch die Dioden 16 bis 19 abgetastet, so daß sie auf die Brückenschaltung rückgekoppelt werden, wodurch die Anpaßschaltung betätigt wird. Deshalb wird der Servomotor 20 gebremst oder verzögert.

Des weiteren kann die in der Abtastspule 21, die auf den Windungen L1' bis L4¹ befestigt ist, induzierte Spannung den Ausgangsanschlüssen A und B der Brückenschaltung über die Anpaßschaltung 22 zugeführt werden, so daß die Drehung des

309835/0969

23084A9

Servomotors 20 verzögert werden kann. Befinden sich die Windungen L1· bis L4¹ in der Ringschaltung, kann die Treibschaltung derart verwendet werden, wie sie im Zusammenhang mit Fig. 1 oben beschrieben worden ist.

Dritte Ausführungsform, Fig. 3

Die dritte, in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform ist mit einer Auslassungsschaltung und mit einem Gegendrehmomentgenerator versehen, um den Servomotor an einem zu schnellen Drehen zu hindern. Zur Bezeichnung von Komponenten, die denen der im Zusammenhang mit Fig. 2 beschriebenen zweiten Ausführungsform gleich sind, werden dieselben Bezugszeichen verwendet. Die Komponententeile, die der zweiten Ausführungsform gemeinsam sind, werden in der dritten Ausführungsform nicht detailliert beschrieben.

Der logische Ausgangsgenerator 23 umfaßt eine Wheatston'sehe Brückenschaltung oder eine Vergleichsschaltung,und sein Ausgangsanschluß ist mit dem Verstärker 9 verbunden. Der Motor 20 ist im Aufbau, dem in Fig. 2 gezeigten gleich, aber es kann auch der Motor der in Fig. 1 A gezeigten Art verwendet werden. Die Treibschaltung umfaßt Transistoren 12' bis 15', die mit den Windungen L1', L2¹, L3¹ bzw. IA¹ verbunden sind. Die Dioden 16 bis 19, welche die Spannung abtasten, um den Motor zu bremsen, sind mit dem Eingangsanschluß einer Bremssteuerschaltung 1 verbunden, die Transitoren 2k und 25 auf-

309835/0969

weist. Der Ausgangsanschluß der Bremssteuerschaltung 1 ist mit dem Eingangsanschluß der die Hall-Generatoren H1 und H2 umfassenden Umkehrschaltung 11 verbunden.

Die Ausgangsanschlüsse der Anpaßschaltungen 27 bis 30 sind mit den Basen der Transistoren 12' bis 15' verbunden, während die Eingangsanschlüsse über eine NAND-Schaltung 26 mit der Schalt- oder Umkehrschaltung 11 verbunden sind. Der Ausgangsanschluß der Schalt- oder Umkehrschaltung 11 ist mit dem Eingangsanschluß einer Auslassungsschaltung 31 verbunden, die eine vorausbestimmte Erregungsfolge der Statorwindungen L1· bis LA' auszulassen vermag, und der Ausgangsanschluß der Auslassungsschaltung 31 ist mit einer Mischschaltung 32 verbunden, deren Ausgangsanschluß auf den Eingangsanschluß der NAND-Schaltung 26 geht. Die Schaltoder Umkehrschaltung ist des weiteren über einen Schalter 34 mit dem Eingangsanschluß des Gegendrehmomentgenerators 33 verbunden, der die Windungen L1 · bis L4¹ so erregt, daß das umgekehrte Drehmoment erzeugt wird. Der Ausgangsanschluß des Gegendrehmomentgenerators 33 ist mit der Mischschaltung 32 verbunden.

Generell ist die Betriebsweise der dritten Ausführungsform praktisch der der zweiten Ausführungsform gleich, die oben im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben v/orden ist, ausgenommen die Funktionsweisen zur Erzeugung des Gegendrehmoments und des Auslassens, die unten ausführlich beschrieben werden.

309835/0969

~"^Ί ' 2308U9

Eines der wichtigsten Merkmale der dritten Ausführungεform besteht darin, daß die Spannungen über den Windungen L1' bis ΙΛ¹ über die Dioden 16 bis 19 und die die Transistoren 24 und 25 enthaltende Steuerschaltung rückgekoppelt v/erden auf die die beiden Hall-Generatoren H1 und H2 umfassende Schalt- oder Umkehrschaltung 11. Es sei angenommen, daß die Drehgeschwindigkeit des Rotors übermäßig angewachsen ist. Dann werden die hohen Spannungen über den Windungen L1' bis L4¹ auf die die Transitoren 24 und 25 enthaltende Steuerschaltung gegeben,und das Ausgangssignal der Steuerschaltung wird seinerseits an die Schalt- oder Umkehrschaltung 11 angelegt. In Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Umkehrschaltung 11 wird die Auslassungsschaltung 31 angeregt, so daß deren Ausgangssignal über die Mischschaltung 32 auf die NAND-Schaltung 26 gelangt. Somit v/erden in Abhängigkeit sowohl des Ausgangssignals der Mischschaltung 32 als auch des Ausgangssignals der Schalt- oder Umkehrschaltung 11 die NAIID-Schaltung 26 und die Anpaßschaltungen 27 bis 30 betätigt, um die Transistoren 12' bis 15' sequentiell zu treiben. Somit kann eine vorausbestimmte Erregungsfolge der Windungen L1^f bis L4¹ in geeigneter Weise ausgelassen werden, so daß die Drehge schv/indigke it des Motors 20 reduziert werden kann.

Wenn der Schalter 34 geschlossen ist, wird außerdem der Ausgang des Gegendrehmomentgenerators 33 auf die Mischschaltung 32 geführt. Daher steuert die NAND-Schaltung 26 die Treibschaltung so, daß die Windungen L1' bis LA¹ zur Erzeugung des Gegendrehmomentes erregt v/erden. Somit kann der Servomotor

309835/0969

daran gehindert werden, sich mit einer übermäßig hohen Drehgeschwindigkeit zu drehen.

Vierte Ausführung form, Fig. 4_t 6 und 7

Im Zusammenhang mit den Fig. 4, 6 und 7 wird die vierte Ausführungsform beschrieben, bei welcher der Stator ein einziges Windungspaar aufweist und der Gleichstrommotor als Servomotor in einem Servosystem verwendet wird.

Zunächst wird unter Bezugnahme auf Fig. 6 der Aufbau des Motors ausreichend beschrieben. Der Rotor R ist durch eine Welle Sh drehbar gelagert und hat magnetische Pole N und S entgegengesetzter Polarität, der Stator hat eine erste und eine zweite flußerzeugende Windung L1a und L2a, die bezüglich der Rotorpole elektrisch um 90° versetzt sind, und die zum Rotor R in drehmomenterzeugender Beziehung stehen. Die beiden Hall-Generatoren H1 und H2 sind um einen Winkel von 90 gegeneinander versetzt, der dem Winkel zwischen den Polen des Rotors R gleich ist. Eine Windung L eines Tachogenerators ist um die !/indungen L1a und L2a in einem Winkel gewunden, um die Drehgeschwindigkeit des Rotors R abzutasten.

Wie aus Fig. 4 zu entnehmen ist, umfaßt der logische Ausgangsgenerator die Brückenschaltung mit variablen Widerständen R11, R12, R13 und R14 und einer Vergleichsschaltung cp, bei der es sich um einen üblichen Differenzialverstärker

309835/0969

handeln kann. Es ist ein Servosystem vorgesehen, in welchem das die Drehgeschwindigkeit des Motors repräsentierendes Signal so rückgekoppelt wird, daß der Widerstandswert des variablen Widerstandes R11 in Abhängigkeit von der Änderung der Motorgeschwindigkeit variiert werden kann. Die Ausgangsanschlüsse A und B der Brückenschaltung sind mit den Eingangsanschlüssen der Vergleichsschaltung cp verbunden, deren Ausgangsanschluß mit dem Eingangsanschluß einer logischen Schaltung LO verbunden ist. Die Ausgangsanschlüsse der logischen Schaltung LO sind über die Anschlüsse A1' und A2¹ mit den Basen der Transistoren Q3 bzw. Q4 der Eingangsstufe der Schalt- oder Umkehrschaltung CH verbunden, deren Anordnung und Arbeitsweise gleich der bezüglich Fig. 1 A beschriebenen ist.

Als nächstes wird ein Paar Treibschaltungen beschrieben, deren Eingangsanschlüsse el, f1, g1 und h1 mit den Ausgangsanschlüssen e, f, g und bzw. h der Hall-Genratoren H1 und H2 in der Schaltoder Umkehrschaltung CH verbunden sind. Widerstände 51, 65, 71 und 85 sind Lastwiderstände von Transistoren 53, 67, 73 und 87 der ersten Stufe, und Dioden 45, 46, 47 und 48 sind zwischen die Lastwiderstände 51, 65, 71 und 85 und die Kollektoren der Transistoren 53, 67, 73 und 87 geschaltet. Vier Paare Transistren 54 und 55; 63 und 64; 74 und 75; und 83 und 84 bilden die komplementären Verstärker in den Treibstufen, und die beiden Transistorgruppen 56, 57, 61 und 62; und 76, 77, 81 und 82 bilden die Ausgangsstufen. Widerstände 52 und 72, die zur Strombegrenzung dienen, sind zwischen die gemeinsamen Emitteranschlüsse zwischen den Transitoren 54, 55, 63 und 64

309835/0969

und zwischen den gemeinsamen Emitteranschlüssen zwischen den Transitoren 74, 75, 83 bzw. 84 geschaltet. Zwischen die gemeinsamen Emitterverbindungspunkte der Transistoren 53 und 67; und 73 und 87 und den Leitungsdraht Ie2 sind Widerstände 100 bzw. 101 eingefügt.

Der Tachogenerator 102 hat eine Spule L (siehe Fig. 6), die sich gemeinsam mit dem Rotor dreht. Ein Verstärker 103, der den Ausgang des Tachogenerators abtastet, ist über eine Anpaßschaltung 104, die zur Impedanzanpassung oder dergl. an die Vergleichsschaltung cp eingefügt ist, zwischen die Ausgangsanschlüsse A und B der Brückenschaltung geschaltet.

Als nächstes wird die Funktionsweise beschrieben« Es sei angenommen, daß die Brückenschaltung unsymmetrisch ist, so daß die Ausgangsspannung am Anschluß A1', die über die Vergleichsschaltung cp und die logische Schaltung LO abgeleitet ist, höher als die Ausgangs spannung am Anschluß A2¹ ist. Der logische Ausgangsgenerator wird unten ausführlicher beschrieben. Dann ist der Transistor Q3 in der Eingangsstufe der Schalt- oder Umkehrschaltung CH leitend, der Transistor Q4 hingegen bleibt gesperrt. Der Transitor Q2 ist leitend, so daß ein elektrischer Kreis eingerichtet wird, der vom Leitungsdraht Ie1 über den positiven Anschluß der Stromquelle E, den Transistor Q2, die Parallelschaltung

Widerstand R2—Hall-GeneratorH1—Widerstand R1 Widerstand R4—Hall-GeneratorH2—Widerstand R3

309835/0969

den Transistor Q3 und den Leitungsdraht Ie3 auf den negativen Anschluß der Stromquelle E führt. Daher fließt der Strom durch die Windung L2a in der durch den durchgezogenen Pfeil angegebenen Richtung, so daß sich der Rotor R in Uhrzeigerrichtung dreht.

Wenn sich der S-PoI des Rotors R gegenüber dem Hall-Generator H1 befindet, wie es in Fig. 7 B gezeigt ist, v/ird die Ausgangsspannung am Anschluß e des Hall-Generators höher als am Anschluß f, so daß der Transistor 67 leitet. Deshalb entsteht der elektrische Schaltkreis, der vom positiven Anschluß der Stromquelle E über den Leitungsdraht Ie1, den Transistor 56, die Windung L1a und den Transitor 62 zum Leitungsdraht Ie2 führt, so daß der Strom durch die Windung L1a in der durch den durchgezogenen Pfeil angegebenen Richtung fließt, um ein Drehmoment und eine Drehung des Motors in Uhrzeigerichtung zu erzeugen.

Wenn sich der Rotor R durch den 3/2K-Punkt dreht, so daß sich der S-PoI des Rotors gegenüber dem Hall-Generator H2 befindet, wie es in Fig. 7 C gezeigt ist, so v^ird die Spannung an dessen Ausgangsanschluß h höher als am Anschluß g. Dann ist der Transistor 87 leitend, so daß die Transitoren 84, 82, 76 und Ik alle leitend sind. Als Folge daovn ergibt sich ein elektrischer Schaltkreis, der vom positiven Anschluß der Stromquelle E über den Leitungsdraht Ie1, den Transistor 76, die Windung L2a, den Transistor 82 und den Leitungsdraht Ie2 zum negativen Anschluß der Stromquelle E führt, so daß

309835/0969

der Strom durch die Windung L2a in der Richtung fließt, die der durch den Pfeil angegebenen entgegengesetzt ist. Folglich wird die Rotordrehung im Uhrzeigersinn fortgesetzt.

Wenn sich der N-PoI des Rotors gegenüber dem Hall-Generator H1 befindet, \ienn der Rotor durch den Punkt 2 ir dreht, wie es in Fig. 7 D gezeigt ist, wird die Ausgangs spannung am Anschluß f des Hall-Generators H1 höher als am Anschluß e, so daß der Transistor 53 leitet. Daher leiten die Transistoren 57, 61 und 63, so daß sich der elektrische Schaltkreis ergibt, der vom positiven Anschluß der Stromquelle E über den Leiterdraht Ie1, den Transistor 61, die Windung L1a, den Transistor 57 und den Leitungsdraht Ie2 zum negativen Anschluß der Stromquelle E führt. Als Folge davon fließt der Strom durch die Windung L1a in der Richtung, die der durch den Pfeil angedeuteten Entgegengesetzt ist, so daß sich der Rotor weiterhin im (Uhrzeigersinn dreht. In der oben beschriebenen V/eise wird der Treibstrom umgekehrt, so daß der Rotor so lange fortfährt, sich in der Uhrzeigerrichtung weiter zu drehen, wie die Bruckenschaltung unsymmetrisch ist, und daß er anhält, wenn die Brückerischaltung vollkommen oder praktisch symmetrisch ist.

Die Betriebsweise für den Fall, daß die Ausgangsspannung am Anschluß A2¹ höher wird als am Anschluß A1 ', wird durch den Fachmann auf Grund der obigen Beschreibung leicht

309835/0969

verstanden, so daß keine atisführliche Beschreibung gemacht zu werden braucht. Es sei aber bemerkt, daß der Strom durch die Hall-Generatoren IH und H2 in der Richtung fließt, die der durch die Pfeile angegebenen entgegengesetzt ist, und daß die Beziehung der Äusgangsspannungen an den Anschlüssen der Hall-Generatoren entgegengesetzt zu den oben beschriebenen sind, so daß der Rotor sich im Gegenuhrzeigersinn dreht.

In der vierten Ausfuhrungsform ist eine geschlossene Schleife zum Abtasten der Drehgeschwindigkeit des Rotors und zum Rückkoppeln des Signals in den logischen Ausgangsgenerator vorgesehen, um den Motor zu bremsen. Das Ausgangssignal des Tachogenerators 102, das die Drehgeschwindigkeit des Rotors abtastet, wird durch den Verstärker 103 verstärkt und über die Anpaßschaltung 104 dem logischen Ausgangsgenerator zugeführt, so daß der Widerstandswert des variablen Widerstandes 11 variiert wird, um dei Brückenschaltung zu symmetrieren.

Als nächstes wird der logische Ausgangsgenerator, der die anzulegenden Ausgangssignale auf die Schalt- oder Umkehrschaltung CH gibt, und eine Schaltung zur Verarbeitung der Ausgangssignale des logischen Ausgangsgenerators unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 beschrieben. Die Arbeitsweise der logischen Schaltung LO (siehe Fig. 4) ist folgende:

Die Ausgangsspannung des Ausgangsanschlusses A der Brückenschaltung ist

309835/0969

(I.) Höher als die Ausgangsspannung am Anschluß B,

(II.) niedriger als die Ausgangsspannung am Anschluß B, oder

(III.) gleich der Ausgangsspannung am Anschluß B. Die logische Schaltung LO gibt die Signale

"1" am Anschluß A1¹, aber in "0" am Anschluß A2¹ im Fall von (I.),

¹¹O" am Anschluß A1^f aber "1" am Anscnluß A2¹ im Fall von (II.) oder

"0" an beiden Anschlüssen A1· und A2¹,

wobei "1" eine Ausgangsspannung repräsentiert, die höher als die Schwellenv/ertspannung der Transistoren Q3 und QA ist, und "0" eine Ausgangsspannung repräsentiert, die niedriger als die Schwellenv/ertspannung ist.

Die vierte Ausführungsform ist darüber hinaus mit einem Schalt-Schaltkreis 105 (siehe Fig. 5 C) versehen, der zwischen die Ausgangsanschlüsse e-h der Hall-Generatoren H1 und n'2 und die Eingangsanschlüsse e1-h1 der Treibschaltung geschaltet ist, um den im dritten Ausführungsbeispiel zusammen mit Fig.3 beschriebenen Auslassungsvorgang zu erhalten. Ein Vorwähl-

309835/0969

Programmierer 106 und ein variabler Impulsgenerator 108 sind mit dem Schalt-Schaltkreis 105 verbunden, um letzteren zu betätigen. Das bedeutet, der Schalt-Schaltkreis 105 wird auf das Signal positiver Polarität ("1") vom variablen Impulsgenerator 108 hin betätigt, so daß die Schalter auf die Ausgangssignale vom logischen Ausgangsgenerator 107 hin geschlossen werden, wodurch die Signale auf die Treibschaltung übertragen werden.

In der Vorrichtung, in der die Windungen L1a und L2a sequentiell erregt werden, und die Drehgeschwindigkeit des Motors infolge der hohen logischen Ausganssignale übermäßig ansteigt, muß eine Dämpfvorrichtung vorgesehen sein. Zu diesem Zweck ist die vierte Ausführungsform mit dem Vorwählprogrammierer 106 versehen, der die Erregungsfolge der V/indungen L1a und L2a in Abhängigkeit vom Pegel des Ausgangssignals des logischen Ausgangsgenerators 107 ändert oder überspringt. Die den Servomotoren innewohnenden Probleme, wie Pendeln, können somit eliminiert werden, und die Stabilität des Servosystems kann sichergestellt werden.

Variationen des logischen Aus^an.gsgenerators der Fig. 4, 5A und 5B

Fig. 5A zeigt ein Diagramm einer Schaltung zum Abtasten der Ausgangssignale des logischen Ausgangsgenerators, um die Drehrichtung des Motors zu bestimmen. Die Komponententeile, die den in der vierten, in Fig. k gezeigten Ausführungsform verwendeten gleich sind, v/erden durch dieselben Bezugszeichen

309835/0969

gekennzeichnet. Ein digitaler Signalgenerator PG, der die digitalen Signale "1" und "O" abgibt, ist mit dem Eingangsanschluß A verbunden, der seinerseits über einen Widerstand R 20 mit der Basis eines Schalttransistors Q5 verbunden ist, der als Inverter arbeitet. Die Basis ist ebenfalls über einen Widerstand R 24 mit der Basis des Transistors Q4 in der Schalt- oder Umkehrschaltung verbunden. Der Emitter des Transitors 0.5 ist mit dem negativen Anschluß der Stromquelle verbunden, während der Kollektor über einen Widerstand R 21 mit dem positiven Anschluß der Stromquelle und über einen Widerstand R 23 mit der Basis des Transistors Q 3 verbunden ist. Mit Ausnahme der oben geschriebenen Anordnung ist die Schalt- oder Uiakehrschaltung CH im wesentlichen der in Fig. 4 gezeigten gleich. Die Ausgangsanschlüsse e, f, g und h der Hall-Generatoren H1 und H2, die mit den Ausgangsanschlüssen der Schalt- oder Umkehrschaltung verbunden sind, können mit den Eingangsansciilüssen der Treibschaltung der in Fig. 1 oder 4 gezeigten Art verbunden sein.

Als nächstes wird die Arbeitsweise beschrieben. Das digitale Signal vom digitalen Ausgangssignalgenerator PG wird auf den Anschluß A gegeben. Auf das digitale Eingangssignal "1" wird der Motor umgekehrt, während der Motor auf das digitale Signal ¹¹O" in Uhrzeigerrichtung gedreht v/ird. Der Drehwinkel des Motorrotors kann in Abhängigkeit von der Anzahl der digitalen Signale in der Form von Impulsen gesteuert werden.

309835/0969

Wenn das Signal ⁿ1ⁿ am Anschluß A erscheint, ist der Transistor Q5 leitend, so daß seine Kollektorspannung reduziert wird. Deshalb bleibt der Transistor Q3 gesperrt. Das Signal "1" wird über den Widerstand R24 außerdem auf die Basis des Transistors Q4 gegeben, so daß letzterer leitend ist. Als Folge davon ist der Transistor Q1 ebenfalls leitend, so daß der Strom in der durch den durchgezogenen Pfeil angegebenen Richtung durch die Hall-Generatoren H1 und H2 fließt. Daher kann der Motor in einer V/eise umgekehrt werden, die im wesentlichen der oben beschriebenen gleich ist.

Wenn das Signal "O¹¹ am Anschluß A erscheint, werden die beiden Transistoren Q4 und Q5 gesperrt, so daß das Kollektorpotential des Transistors Q5 ansteigt. Als Folge davon v/erden die Transistoren Q 3 und Q2 leitend, so daß der Strom in der durch die gestrichelten Pfeile angegebenen Richtung durch die Hall-Generatoren H1 und H2 fließt. Daher dreht sich der Motor in Uhrzeigerrichtung.

Eine andere, in Fig. 5 B gezeigte Variation wird in einem Servosystem verwendet, in welchem der Ausgang des logischen Ausgangsgenerators abgetastet wird, um eine Brückenschaltung zu symmetrieren, bei der es sich um den logischen Ausgangsgenerator handelt. Diese Variation ist speziell zum Abtasten des Ausgangcsignals der Brückenschaltung in analoger Weise geeignet, um den Servomotor in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung zu drehen.

309835/0969

2308U9

In Fig·. 5 B bilden variable Widerstände R 11 bis R 14 die Brückenschaltung in gleicher Weise wie in Fig. 4 gezeigt ist, und der variable Widerstand R 11 wird in Abhängigkeit vom Signal gesteuert, das für die Drehgeschwindigkeit des Servomotors repräsentativ ist, um einen Vorwahlpunkt zu erreichen. Der Ausgangsanschluß A der Brückenschaltung ist über einen Widerstand R 25 mit der Basis eines Transistors Q 16 verbunden, während der Ausgangsanschluß B über einen Widerstand R 26 mit der Basis eines Transitors Q 15 verbunden, ist. Die Transistoren Q 15 und Q 16 bilden einen Differenzverstärker, und ihre Emitter sind über einen Widerstand R 27 mit dem negativen Anschluß der Stromquelle verbunden. Die Kollektoren der Transistoren Q 15 und Q 16 sind mit den Basen von Transistoren Q 13 und Q 14 in der Eingangsstufe der Umkehrschaltung, und über Vorspannungseinstelldioden D 11 und D12, vier Transistoren Q 11, Q 13 bzw. Q 12, Q 14 und Widerstände R 28 und R 29 mit dem positiven Anschluß der Stromquelle verbunden. Mit Ausnahme der oben beschriebenen Anordnung ist die Schalt- oder Umkehrschaltung CH im wesentlichen der in Fig. 5 A gezeigten gleich, und die gleichen Komponententeile sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.

Als nächstes wird die Arbeitsweise beschrieben. Es sei angenommen, daß die Ausgangsspannung am Ausgangsanschluß A der Brückenschaltung höher ist als am Ausgangsanschluß B. Dann sperrt der Transistor Q 15 im Differenzverstärker, während der Transistor Q 16 leitend ist, so daß die Transistoren Q 13

309836/0969

und Q 12 in der Schalt- oder Umkehrschaltung gesperrt bleiben, während die Transistoren Q 14 und Q 11 leitend sind. Als Folge davon ergibt sich der elektrische Schaltkreis, der vom positiven Anschluß der Stromquelle über den Transistor Q11, eine Parallelschaltung

^ Widerstand R1—Hall-Generator H1—Widerstand R2 ^^ Widerstand R2—Hall-Generator H2—Widerstand R4 ^

und den Transistor Q 14 auf den negativen Anschluß der Stromquelle führt. Deshalb fließt der Strom in der durch den durchgezogenen Pfeil angegebenen Richtung durch die Hall-Generatoren H1 und H2, so daß der Rotor umgekehrt wird, wie im Fall der in den Fig. 1 und 4 gezeigten ersten und vierten Ausführungsform. Der Widerstandswert des variablen Widerstandes R 11 in der Brückenschaltung wird in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit des Motors geändert, so daß die Brückenschaltung symmetriert werden kann. Somit werden, wenn keine Differenz zwischen den Ausgangsspannungen an den Ausgangsanschlüssen A und B der Brückenschaltung vorliegt, die Potentiale an den Basen der Transistoren Q 15 und Q 16 einander gleich, so daß die Schalttransistoren Q 14 und Q 11 gesperrt sind. Als Folge davon v/erden die Stromflüsse durch die Hall-Generatoren H1 und H2 unterbrochen, so daß der Motor seine Drehung beendet.

309835/0969

~³⁰~ 2308U9

Wenn die Ausgangsspannung am Ausgangsanschluß A niedriger als am Ausgangsanschluß B ist, leitet der Transistor Q15, während der Transitor Q 16 gesperrt ist, so daß die Transistoren Q13 und Q12 in der Schalt- oder Umkehrschaltung leitend sind. Deshalb ergibt sich ein elektrischer Schaltkreis, der vom positiven Anschluß der Stromquelle über den Transistor Q 12, eine Parallelschaltung

•Widerstand R2—Hall-Generator ri1—Widerstand R1 Widerstand R4—Hall-Generator H2—Widerstand R3

und den Transistor Q13 auf den negativen Anschluß der Stromquelle führt, so daß der Strom in der durch die gestrichelten Pfeile angedeuteten Richtung durch die Hall-Generatoren H1 und H2 fließt, d. h. in der Richtung, die der durch die durchgezogenen Pfeile angegebenen entgegengesetzt ist. Deshalb dreht sich der Motor in der Vorwärts- oder Uhrzeigerrichtung und hält an, wenn die Brückenschaltung vollständig oder praktisch symmetrisch ist. In Abhängigkeit vom Pegel des am Anschluß B oder A erscheinenden Ausgangs signals wird der Leitzustand der Transistoren Q 15 und Q 16 des Differenzverstärkers verändert, so daß die Größe des durch die HaIl-Generatren H1 und H2 fließenden Stromes in Abhängigkeit von der Größe der Ausgangsspannung der Brückenschaltung variiert wird. D. h., es ist ein analoges Servosystem verfügbar.

309835/0969

Wie oben beschrieben worden ist, sieht die vorliegende Erfindung eine Schalt- oder Umkehrschaltung zur Steuerung der Stromflußrichtung durch die Hall-Generatoren für den mit Hall-Generatoren versehenen bekannten Gleichstrommotor derart, bei welcher die Umkehrung der Energieversorgung der drehmomenterzeugenden Y/indungen auf dem Stator durch die Hall-Generatoren gesteuert wird. Des weiteren ist der logische Ausgangsgenerator vorgesehen, um die an die Schalt- oder Umkehrschaltung anzulegenden digitalen oder analogen Signale zu erzeugen, so daß die Drehrichtung des Gleichstrommotors automatisch umgekehrt werden kann. Der logische Ausgangsgenerator kann eine V.Tieatston'sche Brückenschaltung aufweisen, so daß die für die Drehgeschwindigkeit und Drehrichtung des Motors repräsentativen Signale zur Brückenschaltung rückgekoppelt werden können, wodurch ein Servosystem geschaffen wird, in dem der Motor als Servomotor verwendet werden kann. Ferner kann eine Dämpf- oder Bremsschaltung zur Verhinderung des Pendeins des Motors zugefügt werden, um die Stabilität des Servosystems sicherzustellen.

Darüber hinaus kann der Stator lediglich ein Paar drehmomenterzeugender Windungen haben, und der Stromfluß kann in Abhängigkeit von der Phasenänderung umgekehrt werden, so daß die V/irkung der Windungen erhöht werden kann. Wenn wenigstens vier Windungen verwendet werden, kann der Strom so durch die mit den Windungen verbundenen Treibschaltungen gesteuert werden, daß er normal durch sie fließt. Deshalb kann die Zahl

309835/0969

der verwendeten Windungen auf das Vierfache der Anzahl erhöht werden, wie sie bei bekannten Gleichstrommotoren mit Hall-Generatoren verwendet wird.

Die vorliegende Erfindung ist natürlich durch die beschriebenen Ausführungsformen nicht begrenzt, und' je nach Bedarf können verschiedene Modifiaktionen und Variationen ausgeführt werden. Beispielsweise können die Transistoren in der Schalt- oder Umkehrschaltung durch Dioden ersetzt werden, die die gleiche Charakteristik zeigen und symmetrisch geschaltet sind.

309835/0969

Claims (9)

Patentansprüche

1. !Gleichstrommotor mit einem Hagnetpole entgegengesetzter Polarität aufweisenden Rotor, einem ein Paar flußerzeugende, in drehmomenterzeugender Beziehung zum Rotor angeordnete V/indungen aufweisenden Stator, einem Paar Hall-Generatoren, die den Fluß der Magnetpole abtasten, einer Treibvorrichtung zum Zuführen von Strömen an die Statorwindungen, und einer Gleichspannungsquelle, gekennzeichnet durch

eine Schalt-oder Umkehrvorrichtung (CH) zum Umschalten der Richtung des von der Quelle durch die Hall-Generatoren fließenden Stroms, die mit den Eingangsanschlüssen (al, b1, c1, d1) der Hall-Generatoren verbunden ist und zwei Paar Eingangsanschlüsse (A1, A2; A1', A2^!) aufweist, und einen Steuersignalgenerator (3, 5, 6, 7; 23; R11, R12, R13, R14; 107; PG), der mit den Eingangsanschlüssen der Schalt- oder Umkehrvorrichtung zur Steuerung von deren Arbeitsweise verbunden ist,

wodurch in Abhängigkeit von den an die Eingangsanschlüsse der Schalt- oder Umkehrvorrichtung angelegten Steuersignalen die Richtung des Stromflusses durch die Hall-Generatoren automatisch geändert und dadurch die Drehrichtung des Rotors umgekehrt wird.

2. Gleichstrommotor nach Anspruch 1,· dadurch gekennzeichnet, daß die Schalt- oder Umkehrvorrichtung (CH) symmetrisch miteinander verbundene und zwischen die Quelle und die Hall-Generatoren geschaltete Halbleiterbauelemente (Q1, 02, Q3, Q4) zur

309835/0969

automatischen Richtungsänderung des Stromflusses von der Quelle durch die Hall-Generatoren aufweist.

3. Gleichstrommotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuersignalgenerator eine Wheatson'sche Brückenschaltung (3, 5, 6, 7; R11, R12, R13, R14) aufweist mit einem Paar Ausgangsanschlüssen (A, B) und einem in einen Brückenarm eingefügten variablen Widerstand (3, R11), der seinen Widerstandswert in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigls.t cles Rotors ändert, wodurch die Brückenschaltung symmetriert wird,

h. Gleichstrommotor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Detektorvorrichtung (21; 102) zum Abtasten der Drehgeschwindigkeit des Motors neben diesem angeordnet und mit dem Ausgangsanschluß des Steuersignalgenerators verbunden ist, so daß dessen Ausgangssignalpegel gesteuert werden kann,

5. Gleichstrommotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (16, 17, 18, 19) zum Abtasten der Rotordrehgeschwindigkeit und zum Erzeugen des dafür repräsentativen Signals vorgesehen ist, das zum Bremsen des Rotors verwendet wird, und daß das Anfangssignal der Einrichtung auf den Eingang des Steuersignalgenerators rückgekoppelt wird, um die Leistung zur Betätigung des Steuersignalgenerators zu steuern.

309835/0969

6. Gleichstrommotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine zwischen die Umkehr- und die Treibvorrichtung geschaltete Gegendrehmomenterzeugungsvorrichtung zur Erzeugung eines der Drehrichtung des Rotors entgegengesetzten Drehmomentes.

7. Gleichstrommotor nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorwindungen (L1, L2, L3, IA), durch welche normalerweise die durch die Treibvorrichtung gegebenen Ströme fließen, im Ring geschaltet sind.

8. Gleichstrommotor nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorwindungen (L1¹, L2\ L3\ IA¹) im Stern geschaltet sind.

9. Gleichstrommotor nach einem oder mehreren der Ansprüche bis 8, gekennzeichnet durch eine Auslassungsvorrichtung (31i 105, 106) zum Überspringen der Erregungsfolge der
Statorwindungen in Abhängigkeit vom Ausgangssignalpegel des Steuersignalgenerators.

Λ0» Gleichstrommotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuersignalgenerator eine digitale logische Ausgangssignalerzeugungsschaltung (LO, PG) aufweist.

309835/0969