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Gleichstrommotor mit GescllwindigkeitsregcLtlng über Hall-Generatoren
Die Erfindung bezieht sich auf einen Gleichstrommotor mit einem Rotor mit Magnetpolen
unterschiedlicher Polarität, mit einem Stator mit fluß erzeugenden Wicklungen in
drehmonenterzeugender Lage zum Rotor, mit Hall-Generatoren in Flußabtastender Lage
zu den Magnetpolen zur Erzeugung von Hallspannungen mit einer die Drehgeschwindigkeit
des Rotors darstellenden Frequenz.
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Im einzelnen bezieht sich die Erfindung auf ein Geschwindigkeitsregelsystem
für bürstenlose Gleichslrommotore mit Hall-Generatoren, wobei die Zufuhr des Antriebsstromes
zu den Statorwicklungen in Abhängigkeit von der Winkellage des aus einem Permanentmagneten
hergestellten Rotors geschaltet wird, welche Winkellage von den Hallgeneratoren
festgestellt wird. Das Geschwindigkeitsregelsystem umfaßt eine Einrichtung zur Feststellung
der Frequenz der Wechselstromausgangsspannungen der Hall- Generatoren,
welche
die Drehgeschwindigkeit des Rotors darstellen, um die Pulssignale zu erzeugen, welche
die Frequenz der W eclis elstromausgangss ignale darstellen. Das Geschwindigkeit
8-regelsystem weist noch einen Oszillator auf, welcher in Abhängigkeit von den Impulssignalen
von den Fes£stellungseinrichtullgen getriggert wird, so daß Ausgangssignale mit
gewrinschter Wellenform über Schalteinrichtungen und eine Antriebsschaltung an die
Stator vicklungen des Gleichstrommotors angelegt werden können.
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Es ist bereits ein Gleichstrommotor mit Hall-Generatoren bekannt,
bei dem in Abhängigkeit von den Ausgangshallspannungen von Hall-Generatoren, die
so angeordnet sind, daß die Winkelposition eines Rotors festgestellt werden kann,
eine transistorisierte Antriebsschaltung den Antriebsstrom den Statonvicklungen
zuführt. Die Wellenform des Antriebs stromes ist im allgemeinen sinusförmig, es
können auch andere Wellenformen benutzt werden, und die Frage des Antriebsstrozees
ist abhängig von den Lagen der IIallgeneratoren auf dem Stator. Da die Phase des
Antriebsstromes relativ zu den Statorwicklungen beim Zusamrnenbau bestimmt wird,
kann das Drehmoment mit dem höchstmöglichen Wirlnungsgrad erzielt werden. Ferner
ist es äußerst schwierig, eine Wellenform des Antriebsstromes so zu bilden,
daß
das maximale Drehmoment erreicht wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Regelsystem für Gleickstrommotore
zu schaffen, bei dem die Zufuhr der Antriebs ströme Zll den Wicklungesl im Hinblick
auf guten Wirkungsgrad erfolgen kann.
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Die gestellte Aufgabe wird aufgrund der in den Ansprüchen angegebenen
Merkmalen gelöst. Im einzelnen wird die Zufuhr des Antriebsstromes zu den Statorwicklungen
in Abhängigkeit von der Winkellage des Rotors aus Permanentmagnet geschaltet, was
von Hall-Generatoren festge-tstellt wird, das Geschwindigkeitsregel system weist
ferner eine Einrichtung zur Feststellung der Frequenz der Ausgangsrvechselspannungen
der Hall-Generatoren auf, welche die Drehgeschwindigkeit des Rotors darstellen,
um die Impuls signale zu erzeugen, welche die Frequenz wiedergeben. Das Geschwindigkeitsregelsystem
weist noch einen Oszillator auf, der in Abhängigkeit von den Ausgangsimpulssignalen
der Feststelleinrichtung getriggert wird, so daß die Ausgangssignale gewünschter
Wellenform über eine Schalteinrichtung und eine Antriebsschaltung den Statorwicklungen
des Gleichstrommotors zugeführt werden können, wobei der Gleichstrommotor mit konstanter
Geschwindigkeit drehen kann.
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Bei dem neuen Geschwindigkeitsregelsystem für Gleichstrommotore kann
ferner ein Phasenschieber eingefügt sein, so daß die Ausgangs impulse der F eststellungseinrichtung
bezüglich ihrer Phase verschoben werden, bevor sie dem Oszillator zugeführt werden,
so daß der Antriebsstrom vollständig in Phase mit den Statorwicklungen zugeführt
werden kann, wobei das maximale und ein gleichförmiges Drehmoment erzeugt werden
kann.
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Bei der Erfindung soll ferner ein Gleichstrommotor mit Hall-Generatoren
derart erzeugt werden, daß diese mit einem Oszillator synchronisiert sind. Nachdem
der Gleichstrommotor gestartet ist, wird er synchron zu den Ausgangssignalen des
Oszillators oder Wellenformgenerators gedreht und zwar unabhängig von den Ausgangssignalen
der Hall-Generatoren, so daß der Gleichstrommotor mit konstanter Geschwindigkeit
umlaufen kann.
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Bei dem neuen Geschwindigkeitsregelsystem für Gleichstrommotoren mit
Hall-Generatoren wird, nachdem der Gleichstrommotor gestartet ist, der Antriebsstrom
zu den Statorwiclçlungen in Unabhängigkeit von den Ausgangssignalen eines Oszillators
oder eineer Wellenform-Schaltung zugeführt, und zwar unabhängig von den Ausgangssignalen
der Hall-Generatoren und den in solchen Statorwicklungen
induzierten
Spannungen, denen kein Antriebs strom zugefiihrt wird, welcher festgestellt wird,
so daß der Gleichstrommotor mit konstanter Geschxvindiglçeit umlaufen kann.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert;
dabei zeigt: Fig. 1 einen Schnitt durch einen bekannten hürstenlosen Gleichstrommotor
mit Hall-Generatoren, an die ein Geschwindigkeitsregelsystem gemäß Erfindung angelegt
ist, Fig. 2 eine Blockschaltung einer ersten Ausführungsform eines Geschwindigkeitsregelsystems
gemäß Erfindung; Fig. 3 eine mehr ins einzelne gehende Schaltung dieser Au sführungsform;
Fig. 4 eine mehr ins einzelne gehende Schaltung eines Detektors, eines Phasenschiebers
und eines Signalgenerators oder einer Wellenformer-Schaltung nach Fig. 2 und 3;
Fig. 5 u. 6 Impulsdiagramme zur Crläuterung der Betriebsweise der ersten Ausführungsform
und
Fig. 7 eine Schaltung nach einer zweiten Ausführungsform der
Erfindung.
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Sich entsprechende Teile sind mit gleichen Bezugszeichen in allen
Figuren bezeichnet worden.
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Ein konventioneller Gleichstrommotor ist in Fig. 1 dargestellt und
an diesem soll das neue Geschwindigkeitsregelsystem angebaut werden. Der Gleichstrommotor
weist einen Rotor R mit Magnetpolen entgegengesetzter Polarität, einen Stator S
mit mindestens einem Paar von fluß erzeugenden Wicklungen L1- L4 auf, die in drehmomenterzeugender
Lage zu dem Rotor R angeordnet sind. Hall-Generatoren H1 und H2 sind in fester Lage
zum Stator S und winkelmäßig voneinander sowie in magnetischer Beziehung zu dem
Rotor R angeordnet, so daß die Größe der Rotorflußdichte als Funktion der Winkellage
des Rotors abgetastet werden kann.
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Es fließt Gleichstrom durch die Hall-Generatoren H1 und H2, so daß
die Hallspannung an jedem der Hall-Generatoren H1 und H2 als Funktion der Winkellage
des Rotors R induziert wird.
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Nunmehr wird Bezug auf Fig. 2 genommen, welche in Blockschaltbilddarstellung
die erste Ausführwlgsforlll eines Geschwindigkeitsregelsystems für Gleichstrommotore
der mit Bezug auf
Fig. 1 beschriebenen Art beinhaltet. Die Hallgeneratoren
H1 und H2 sind mit dem Bezugszeichen 1 und der Gleichstrommotor mit dem Bezugszeichen
6 bezeichnet worden. Die Hallspannungen werden von einem Detektor 2 festgestellt,
so daß die Impulssignale, welche die Spitzenwerte der Hallspannungen darstellen,
einem Phasenschieber 3 zugeführt werden, der an einen Signal generator 4 angekoppelt
ist, welcher drei Wellenformgeneratoren 4a, 4b und 4c aufweist, die zur Bildung
von sinusförmigen, sägezahnfärmigen und rechteckförmigen Wellenformen dienen. Die
Phase der Spitzenwerte der Halbspannung wird von dem Phasenschieber 3 in geeigneter
Weise verschoben und dem Signalgenerator 4 zugeführt. Das Ausgangssignal des Signalgenerators
4 wird durch eine Schalteinrichtung S ausgewählt und einer logischen Verstärhungsscllaltullg
A zugeführt, dessen Ausgangsklemme zur Durchführung von logischen Funiftionen dient.
Das Ausgangssignal des logischen Verstärkers A wird einer Antriebsschaltung 5 zugeführt,
die mit den Statorwicklungen des Gleichstrommotors 6 verbunden ist.
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Die Hallgeneratoren 1 sind auch mit einer Mischschaltung 7 verbunden,
die an einen Digital-Analog-Wandler angekoppelt ist, welcher wiederum mit einem
Analogvergleicher 9 in Verbindung steht. Ein Bezugssignalgenerator 10 steht ebenfalls
mit dem
Vergleicher 9 iu Verbindung, um diesem ein Bezugssignal
zuzuführen, welches eine vorbestimmte Geschwindigkeit des Gleichstrommotors 6 darstellt.
und das Ausgangssignal des Vergleichers 9 wird dem Verstärker A zugeführt.
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Nunmehr wird die Betriebsweise der Wahl einer geuiinschten Drehmomentverteilung
beschrieben, Die von dem Hallgenerator erzeugte Hallspannung ist ein Wechselspannungssignal,
deren Frequenz porportional zur Geschwindigkeit des Rotors des Gleichstrommotors
6 ist. In Abhängigkeit von der Hallspannung -erzeugt der Detektor 2 das den Spitzenwert
der Hallspannung darstellende Impulssignal, welches bezüglich seiner Phase von dem
Phasenschieber 3 verschoben wird und als Triggersignal dem Signalgenerator 4 zugeführt
wird. Der Phasenschieber 3 wird später im einzelnen beschrieben. Die von dem Signalgenerator
4 erzeugten Wellenformen sind in Phase zu der Hallspannujng, d. h. synchron zu der
Drehgeschwindigkeit des Gleichstrommotors 6. Eine der drei Wellenformen wird von
der Schalteinrichtung 4 ausgewählt, und dem Verstärker A als ein Eingangssignal
zugeführt. Das Ausgangssignal des Signalgenerators 4 von dem Verstärker A verstärkt
und der Antriebsschaltung 5 zugeführt, so daß die Antriebsströme für die Statorwicklungen
des Gleichstrommotors 6 zur Verfügung stehen.
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Um die vorbestimmte Geschwindigkeit des Gleichstrommotors 6 aufrecht
zu erhalten, wird der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 5 in Abhängigkeit von dem
Ausgangssignal des Vergleichers 9 gesteuert. Zwei Ausgangssignale der Hallgeneratoren
werden in der mischschaltung 7 gemischt, so daß die Frequenz des Ausgangssignals
korrekt die Drehgeschwindigkeit des Gleichstrommotors 6 wiedergibt. Die Frequenz
wird in digitaler Weise von einem Zähler gezählt und das die Frequenz darstellende
digitale Signal wird in das Digital-Analog-Signal durch den Digital-Analog-Wandler
8 umgewandelt und dem Vergleicher 9 zugeführt. Das Gleichstrom-Analog- Signal stellt
die augenblickliche Drehgeschwindigkeit des Gleichstrommotors dar und wird mit dem
Bezugssignal beim Vergleicher 9 verglichen, so daß das die Differenz zwischen den
beiden Signalen darstellende Signal dem Verstärker A zugeführt werden kann. D.h.,
der Pegel des Ausgangssignals des Vergleichers 9 stellt die Differenz zwischen den
beiden Signalen dar, und in Abhängiglçeit von dem Ausgangssignal des Vergleichers
9 wird der Verstärkungsfaktor des Verstärkers A gesteuert.
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Deshalb kann der Antriebs strom mit einer gewünschten Wellenform durch
Auswahl einer der drei von dem Signalgenerator 4 erzeugten Wellc zu Wellenformen
abgeleitet und den Statorwicklungen des
Gleichstrommotors zugeführt
werden, wobei die gewünschte Drehmomentverteilung erhalten werden kann.
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Nunmehr wird Bezug auf Fig. 3 genommen und die erste Ausführungsform
mit größerer Ausführlichkeit beschrieben. Die Hallgeneratoren H1 und II2 sind jeweils
mit die Eingangsströme begrenzende Widerstände R1 und R2 u-lld Vorspannungswiderstände
R3 bzw. R4 verbunden. Der Emitter eines Leistungsverstärkungstransistors Trl ist
mit der Verbindung der Widerstände R1 und R2 verbunden, während der Kollektor mit
der positiven Klemme einer Betriebsspannungsquelle über eine Leitung lel und einem
Hauptschalter SW für Ein- und Ausschalten in Verbindung steht. Die Basis des Transistors
Tri ist über einen Widerstand R5 mit der Leitung lel verbunden. Der Widerstand R5
ist an eine Diode. Dl angeschlossen, welche wiederum in Serie zu einer Diode ZD
liegt, die mit einem Leitungsdraht leM in Verbindung steht, die zu der negativen
Klemme der Betriebsspannungsquelle E. führt. Der Transistor Trl, der Widerstand
R5, die Diode D1 und die Zenerdiode ZD stellen einen Spannungsregler 19 dar.
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Die Ausgangssit,rnale der Hallgeneratoren H1 und H2 sind jeweils mit
Gleichstromverstärker AG-A9 verbunden, deren Ausgangssignale
jeweils
Schmidtschaltungen S1-S4 zugeleitet werden, welche den Detektor 2 in Fig. 2 darstellen.
Die Ausgangssignale der Schmidt-Schalt-ungen S 1-S4 werden jeweils l)ifferenzier-und
Gleichrichi erschaltungen DR1 - DR4 zugeführt, deren Ausgangssignale mit dem Wellenform-Generatoren
bis 44 über jeweilige Phascnschiebe 31 bis 34 gekoppelt sind. Die Ausgangssignale
der Signalgeneratoren bzw. Wellenformgeneratoren 41 bis 44 werden jeweils an eine
der Eingangsklemmen der Verstärker A1 - A4 angekoppelt, deren Ausgangsklemmen zur
Durchführung logischer Funktionen dienen. Die Ausgangssignale der Verstärker Al
bis A4 werden jeweils den Basen der Transistoren Tr2 bis Tr5 der Antriebsschaltung
zugeführt.
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Die Ausgangsklemmen a, b, c und d der Hall-Generatoren H1 und H2 sind
auch mit den Basen der Koppeltransistoren Tr12 - Trl6 in der Mischschakung 7 (Fig.
2) verbunden. Die Mischschaltung 7 weist ferner Transistoren Tr12 - Tr16, Emitterfolgerwiderstände
R16-R19 und Koppelkondensatoren C1-C4 auf, und die Ausgangsklemme ist mit dem Digital-Analog-Wandler
8 verbunden, dessen Ausgangssignal mit der Eingangsklemme g des Vergleichers 9 in
Verbindung steht.
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Der Vergleicher 9 weist Vcrstärkungstransistoren Tr7 und Tr8, Lastwiderstände
R9
und R10, einen variablen Widerstand 1111 zum Ausgleich der Transistoren Tr7 und
Tr8 und einen Emitterwiderstand R12 auf. Die Eingangsklemme h ist mit dem Bezugssignalgenerator
7 verbunden, der eine Zenerdiode ZD1, einen Vorspamlullgswiderstand R13 und einen
Ausgleichswiderstand RI4 aufweist.
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Das Ausgangssignal des Vergleichers 9 wird über einen Koppelwiderstand
R8, einem Koppelverstärker 20 zugeführt, der einen Schalt- oder Verstärkungstransistor
und einen Lastwiderstand R7 aufweist. Der Ausgang des Koppelverstärkers 20 steht
mit den jeweiligen anderen Eingangsklemmen der Verstärker A1-A4 in Verbindung.
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Nunmehr wird mit Bezug auf Fig. 4 der Detektor 2, der Phasenschieber
3 und der Signalgenerator 4 in größerer Ausführlichkeit beschrieben. Der in Fig.
4 gezeigte Block ist mit den Eingangsklemmen o, p, q, r und den Ausgangsklemmen
s, t, u und v nach Fig. 3 verbunden. Mit anderen Worten, vier ähnliche Schaltungen
nach Fig. 4 sind zwischen den Eingangs- und Ausgangsklemmen ound s, p und t, q und
u, sowie r und v geschaltet.
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Das Ausgangssignal einer Schmidt-Schaltung S wird einer Differenzierschal
tung zugeführt, die einen Kondensator C5 und einen variablen Widerstand VR1 aufweist.
Das Ausgangssignal der Differenzierschaltung wird an die Gleichrichterdiode D2 angekoppelt,
um die Frequenz der Hallspannung festzustellen und die TriggerimpuIse zu erzeugen.
Das Ausgangssignal der Diode D2 ist an die Basis des Transistors Trl3'angckoppelt,
dessen Kollektor über einen Widerstand R20 mit dem Leitungsdraht lel in Verbindung
steht und dessen Emitter mit dem Leitungsdraht le2 über einen Emitterwiderstand
R21 verbunden ist.
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Der Phasenschieber weist dem Tr13, variable Widerstände VR2 und VR3
und variable Kondensatoren oder Varactoren C6 und C7 auf. Diese variablen Widerstände
VR2 und VR3 und die Varactoren C6 und C7 werden zur Einstellung der Phasenverschiebung
benutzt. Das Ausgangssignal des Phasensclliebers wird dein Signalgenerator 4 zugeführt,
welcher wiederum an die Eingangsklemme des Verstärkers Al, A2, A3 oder A4 nach Fig.
3 angekoppelt ist.
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Nunmehr wird mit Bezug auf Fig. 3 und 4 die Betriebsweise der ersten
Ausführungsform im einzelnen beschrieben. Der Hauptschalter Sw für Ein- und Ausschalten
wird geschlossen, so daß ein konstanter Strom durch den Transistor Trl in die Hallgeneratoren
Hlund
H2 fließt. Die von den Hallgeneratoren 111 oder H2 erzeugte Wellenform der Hallspamlung
ist einer sinusförmigen Wellenform ähnlich, weil der Rotor des Gleichstrommotors
dreht. Die Hallspannungen werden den Verstärkern A6-A9 und der Mischschaltung 7
zugeführt, Vier von den Hallgeneratoren H1 und H2 stammende Ausgangssignale, welche
außer Phase sind, werden gemischt und das die synthetisierten Hallspannungen darstellende
Signal wird dem Verstärker A5 zugeführt. Das verstärkte Signal wird dem Digital-Analog-Wandler
8 zugeführt und in das analoge Gleichstromsignal umgewandelt, dessen Pegel die Frequenz
des synthetisierten Signals darstelit. Das analoge Gleichstromsignal wird einer
der Eingangsklemmen g des Vergleichers zugeführt und mit dem Bezugssignal verglichen,
welches von dem Bezugssignalgenerator 10 stammt, so daß das die Differenz der Pegel
zwischen den beiden Signalen darstellende Signal erzeugt und dem Transistor Tr6
über den Widerstand R8 zugeführt wird. Wenn die Drehgeschwindigkeit des Gleichstrommotors
6 niedriger als dne vorbestimmte Geschwindigkeit ist, was dann zutrifft, wenn das
Potential an der Eingangsklemme g niedriger ist als an der Eingangsklemme h, leitet
der Transistor Tr8 mehr als der Transistor Tr7, so daß das KoIleldorpotential des
Transistors
Tr8 niedrit,çr ist als das des T1-ansistors Tr7. Infolgedessen
senkt sich das Basispotential des Transistors TrG und dieser wird leitend. Das Ausgangssignal
der Koppelschaltung oder des Transistors Tr6 wird an eine der Eingangsklemmen der
Verstärker Al - A4 angelegt.
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Die Ausgangssignale oder die Hallspannungen der Hallgeneratoren 111
und H2 werden über die Verstärker AG bis A9 den S hmidtschalftmgen S1-S4 zugeführt
und die Ausgangssignale der Schmidtschaltungen S1-S4 werden von den Differenzierschaltungen
differenziert und in positive oder negative Impulssignale umgewandelt.
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Der Gleichrichter D2 läßt nur das positive Impuissignal an die Basis
des Transistors Td3 des Phasenschiebers durch. Die in Fig. 5 (B) gezeigten positiven
Impulse stellen die Spitzenwerte der synthetisierten Hallspannung nach Fig. 5 (A)
dar.
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Nunmehr wird mit Bezug auf Fig. 6 die Betrietsart des Phasenschiebers
3 im einzelnen erläutert. Die Wellenform und Phase der synthetisierten Hallspannung
als Ausgangssignal ist in Fig. 6(A) gezeigt und es sei angenommen, daß die Spitzenwerte
zum Zeitpunkt tl und t2 auftreten, während die Phasenlagen der Statorwicklungen
L1 und L2 bei den Zeitpunkten tl' und t2' sein sollen.
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Wenn eine Phasendifferenz d d zwischen den Spitzenwerten und
den
Statorwicklungen existiert, dann kann das maximale Drehmoment von dem Gleichstrommotor
nicht erzeugt werden.
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Um dieses Problem zu lösen, wird die Phase der IIallspannung gemäß
Erfindung von dem Phasenschieber 3 verschoben, so daß die Phase der Hallspannung
genau mit der der Statorwicklungen des Gleichstrommotors übereinstimmt, wie sich
aus Fig. 6(B) ergibt, um das maximale Drehmoment zu erzeugen.
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Deshalb kann die Phasendifferenz, die durch Herstellungsschwankungen
verursacht ist, durch äußere Phasenschieber 31-34 kompensiert werden, so daß der
maximale Wirkungsgrad in einfacher Weiser beim Betrieb erzielt wird. Dabei kann
ferner eine gewünschte Drehmomentverteilung durch Einstellung der Phasenschieber
erreicht werden.
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Der Impulszug, ' dessen Phase von der in Fig. 5 gezeigten Phase zur
Übereinstimmung mit den Statorwicklungen verschoben wird, ist in Fig. 5 (C) gezeigt.
Die Impulszüge werden den Wellenform-Generatoren 4a, 4b, oder 4c in dem Signalgenerator
als Triggerimpulse zugeführt.
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Um eine gleichförmige Drehmomentverteilung zu erzielen, selbst wenn
der Magiietfluß nach Fig. 5 (F) variiert, muß ein Strom mit einer Wellenform nach
Fig. 5 (E) den Statorwicklungen
zugeführt werden, um so die Fluß
schwankungen zu beseitigen. Zu diesem Zweck muß die in Fig. 5(D) gezeigte Wellenform
erzeugt werden, in dem Signale mit verschiedenen Wellenformen ausgewählt werden,
wie diese durch die Wellenformgeneratoren 4a-4c des Signalgenerators erzeugt werden,
wobei die Auswahl mittels der Schalteinrichtung 4S durchgeführt wird.
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Daraufhin wird das gleichmäßige Drehmoment erzeugt, wie sich aus Fig.
5(G) ergibt.
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Ferner kann eine gewünschte Drehmomentverteilung durch Auswahl einer
gewünschten Wellenform erhalten werden, wie sich aus Fig. 5(H) ergibt.
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Die Ausgangssignale der Wellenformgeneratoren 41-44 werden jeweils
von den Verstärkern A1-A4 verstärkt. Um die Drehgeschwindigkeit des Gleichstrommotors
konstant zu halten, muß das die Differenz zwischen der augenblicklichen Drehgeschwindigkeit
und der vorbestimmten Drehgeschwindigkeit darstellende Signal der Schaltung zugeführt
werden, welche den Antriebsstrom den Statorwicklungen zuführt. Die Verstärker A1-A4
werden für diesen Zweck verwendet. Die Verstärker A1-A4 werden dann und nur dann
betätigt, wenn das Ausgangssignal des Koppelverstärkers 20 anliegt, so daß die Ausgangssignale
der Signalgeneratoren
41-44 verstärkt und den Transistoren Tr2-
Tr5 der Treibschaltung zugeführt werden, wobei der Antriebs strom den Statorwicklungen
L1-L4 zugeführt wird. Die Obige Betriebsweise wird von dem Schalttransistor in dem
Koppelverstärker 20 durchgeführt, wenn jedoch ein verstärkender Transistor verwendet
wird, werden die Verstärkungsfaktoren der Verstärker A1-A4 in Abhängigkeit von dem
Ausgangssignal des Koppelverstärkers 20 gesteuert, um die den Statorwicklungen zugeführten
Treibströme zu steuern, wobei der Gleichstrommotor mit einer vorbestimmten konstanten
Geschwindigkeit dreht.
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Die zweite Ausführungsform wird anhand der Fig. 7 beschrieben.
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Die Ausgangsklemmen a, b, c und d der Hall-Generatoren sind mit dem
Signalgenerator 4 über eine Mischschalttmg 7' den Frequenzdetektor 2, den Phasenschieber
3 und eine Verkipfungsschaltung 21 bekannter Art verbunden. Die Ausgangsklemme des
Signalgenerators ist mit der einen Eingangsklemme des Verstärkers A verbunden, deren
Ausgangsklemmen mit einer Mehrzahl von Phasenauswahlschaltungen 24a-24d in Verbindung
stehen (der Anzahl gleich der Anzahl der Statorwicklungen ist), wobei diese Phasenauswahlschaltungen
miteinander zur Bildung einer Rückkopplungsschaltung verbunden sind, so daß nicht
mehr
als zwei Schaltungen gleichzeitig betätigt sind. Die Ausgangsklemmen
der Pha senauswahlscha ltungen 24a-24d sind mit den Transistoren Tr2-Tr5 der Antriebsschaltung
verbunden, welche wiederum mit den Statorsicklungen Ll-L4 in Verbindung steht. Dic
Dioden D2-D5 liegen jeweils parallel zu den Statorwicklungen L1-L4 und dienen zur
Feststellung der induzierten Spannring, wenn diesem kein Antriebsstrom zugeführt
wird, und sind mit einem variablen Widerstand VR4 verbunden, der ebenfalls an die
Statorwicklungen L1-L4 angekoppelt ist. Der bewegliche Abgriff des variablen Widerstandes
VR4 ist mit der anderen Eingangsklemme des Verstärkers A und mit der Verknüpfungsschaltung
21 verbunden.
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Nachfolgend mit die Betriebsweise der zweiten Ausführungsform beschrieben.
Die Ausgangshallspalmungen der Hallgeneratoren H1 und K2 werden durch die Misehschaltung
7' gemischt und die Frequenz des synthetisierten Signals wird von dem Frequenzdetektor
2 festgestellt, so daß die Triggerimpulse erzeugt und dem Wellenformgenerator 4
über den Phsenschieber 3 und die Verluiüpfungsscllaltung 21 zugeführt werden. Das
Ausgangssignal der Wellenformerschaltung 4 wird dem Verstärker A zugeführt, so daß
das verstärkte Signal den Phasenauswahlschaltungen 24a-24d zugeführt wird, welche
Schaltung das Ausgangssignal
des Verstärkers 4 in vier Phasen
aufteilt, deren Anzahl gleichist der Anzahl der Statorxvicklungen L1-L4.
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Dies bedeutet, daß das Ausgangssignal des Verstärkers A an der Klemme
dl während beispielsweise eines Intervalls zwischen 0 und , an der Klemme d2 während
eines Intervalls zwischen 1r'/2 und ?, an der Klemme d3 während eines Intervalls
zwischen tund 3/2 t und an der Klemme d4 während eines Intervalls zwischen 3/2 W
und 2 7t anliegt, so daß die Transistoren Tr2-Tr5 nacheinander während obiger Intervalle
leitend werden und den Antriebs strom den Statonvieklungen L1-L4 zuführen.
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Wenn der Antriebsstrom nicht den Statorwicklungen L1-L4 zugeführt
wird, werden Spannungen in diesen induziert, so daß die Kollektorpotentiale der
Transistoren Tr2-Tr5 höher werden als das Potential an den Verbindungsstellen o,
p, q und r der Statorwicklungen L1-L4, so daß Ströme durch die Dioden D2-D5 hindurchgelangen.
Wenn die Spannung an dem variablen Widerstand VR4 höher wird als ein vorbestimmter
Pegel, wird die Verknüpfungsschaltung 21 geschlossen, so daß die Hall-Generatoren
H1 und H2 von dem Gleichstrommotor abgetrennt werden. Als Ergebnis wird ein Ausgangssignal
mit einer beliebigen Wellenform von dem Signalgenerator 4 in Abhängigkeit von
der
Spannung der Bctriebsspannungsquellle E abgeleitet und als Bezugssignal verwendet,
aufgrund weIchem der Gleichstrommotor sich dreht, wie im Falle der ersten Ausführungsform.
In diesem Fall wird das Ausgangssignal des Geschwindigkeitsdetektors mit den Dioden
D2-D5 und dem variablen Widerstand VR4 dem Verstärker A zugeführt, so daß der Gleichstrommotor
synchron zu dem Bezugssignal umlaufen kann. Der Bezugssignalgcnerator 10 und der
Vergleicher 9 der ersten Ausführungsform können in der zweiten Ausführungsform mit
umfaßt sein.
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In der zweiten Ausführungsform arbeitet der Signalgenerator 4 auch
als Bezugssignalgenerator, und ist im Sinne der Xlderung der Frequenz seines Ausgangssignals
ausgebildet, wobei die Drehgeschwindigkeit des Gleichstrommotors veränderlich sein
kann.
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Wenn die Drehgeschwindigkeit des Gleichstrommotors infolge einer schweren
Last absinkt oder von einer vorbestimmten Drehgeschwindigkeit abweicht, fällt die
Spannung am variablen Widerstand VR4, so daß die Verknüpfungsschaltung 21 geöffnet
wird. Als Ergebnis werden die Ausgangssignale der Hallgeneratoren dem Signalgenerator
4 erneut zugeführt, so daß die Geschwindigke
itsregelung automatisch
wieder aufgenommen wird.
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Es wird also ein Gleichstrommotor geschaffen, dessen Drehgeschwindigkeit
unmittelbar auf eine vorbestimmte synchron.
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sierte Geschwindigkeit bei äußeren Störungen zurückkehrt.
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Im Gegensatz zu dem bekannten System, bei welchem die Antriebsströme
direkt in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Hallgeneratoren geschaltet werden,
werden die Ausgangssignale der Hallgeneratoren bei der vorliegenden Erfindung mittels
Phasenschieber verschoben, so daß die Antriebsströme den Statorwicklungen eines
Gleichstrommotors in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen einer gewiiilsclltell
Wellenforin zugeführt werden können, die syneiii'on zu den Ausgangssignalen der
Hallgeneratoren sind. Deshalb kann die Drehung des Gleichstrommotors mit einer gleichmäßigen
Drehmomentverteilung oder einer gewünschten Drehmomentverteilung erhalten werden.
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Gemäß der Erfindung wird die Frequenz der Ausgangsspannungen der Hallgeneratoren
in digitaler Weise festgestellt, so daß selbst bei Herstellungsschwankungen die
Drehgeschwindigkeit mit einem höheren Ausmaß an Genauigkeit festgestellt werden
kann. Deshalb kann der Zusammenbau und die Einstellung des Gleichstrommotors stack
erieichtert werden.
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In bekannten Systemen, bei welchen die Transistoren der Antriebsschaltung
von den Ausgangssignalen der IIallgeneratoren betrieben werden, kann kein genügender
Antriebs strom erhalten werden, und zwar wegen der begrenzten erzeugten Hallspannungen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Ausgailgssignale der Ilallgeneratoren
als Triggersignale zur Betsitiglulg der Antriebssehaltullg benutzt, welche in der
Lage ist, genügend hohe Alltriebsströme für die Statorwicklungen zu liefern, Deshalb
kann ein Gleichstrommotor mit höherer Leistung hergestellt werden.