DE2455441A1

DE2455441A1 - Miniature DC motor - speed is adjustable and remains constant irrespective of load

Info

Publication number: DE2455441A1
Application number: DE19742455441
Authority: DE
Inventors: Horst Sander
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1974-11-22
Filing date: 1974-11-22
Publication date: 1976-05-26

Abstract

The miniature d.c. motor comprises means to continuously supply an electric signal proportional to the motor's actual speed. A pulse shaper continuously converts this signal into rectangular pulses and a pulse generator delivers a pulse train with constant pulse repetition frequency corresponding to the motor's nominal speed. Pulse generator and pulse shaper outputs are connected to a phase comparator which delivers control rectangular pulses corresponding to the phase shift between two pulse trains. They control a power stage. The pulse generating stage is essentially a bistable scanning circuit or Schmitt trigger regulated from the output voltage of the a.c. tacho generator.

Description

Gleichstromkleinmotor mit einstellbarer, lastunabhängiger konstanter Drehzahl.DC small motor with adjustable, load-independent constant Rotational speed.

Die Anmeldung betrifft einen Gleichstromkleinmotor mit einstellbarer, lastunabhängig konstant bleibender Drehzahl.The application relates to a small DC motor with adjustable, constant speed regardless of load.

Für eine Reihe von Ànwendungsfällen werden kleine Gleichstrommotoren mit SynchronmotorrEigenchaften benötigt, d.h.For a number of applications, small DC motors with synchronous motor properties required, i.e.

die Drehzahl des Motors muß unabhängig von der Belastung konstant gehalten werden. Die der Anmeldung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, Maßnahmen anzugeben, mit denen bei einem kleinen Gleichstrommotor, gleichgültig ob mit mechanischer Kommutierung oder in bürstenlosen Ausführung eine Synchronisierung der Motordrehzahl erzielt werden kann.the speed of the motor must be constant regardless of the load being held. The task on which the registration is based is therefore: Indicate measures with which in the case of a small DC motor, indifferent whether with mechanical commutation or in a brushless version a synchronization the engine speed can be achieved.

Diese Aufgabe ist erfindurgsgemaß dadurch gelöst, daß der Motor ein der Istdrehzaiil proportionales kontinuierliches elektrisches Signal lieferndes Mittel, ein dieses Signal kontinuierlich in Rechteckimpulse umwandelnde Impulsformerstufe und einen Impulsgenerator enthält, der der Solldrehzahl des Motors entsprechende Rechteckimpulse mit konstanter Impulsfolgefrequenz liefert; daß die Ausgänge des Impulsgenerators und der Impuisformerstufe mit einer Phasenvergleichsstufe verbunden sind, welche der Phasenverschiebung zwischen beiden Rechteckimpulsen entsprechende, eine Leisttmgssttlfe steuernde Steuerrechteckimpulse liefert.This object is achieved according to the invention in that the engine is a the actual speed is proportional to the continuous electrical signal Means, a pulse shaper stage that continuously converts this signal into square-wave pulses and a pulse generator corresponding to the target speed of the engine Delivers square-wave pulses with a constant pulse repetition frequency; that the outputs of the Pulse generator and the Impuisformerstufe connected to a phase comparison stage which correspond to the phase shift between the two square-wave pulses, a power supply controlling rectangular tax pulses.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 6 enthalten und nachstehend anhand der Figuren 1 bis 8 näher erläutert. Es zeigen: Fig.l ein Blockschaltbild des neuen Gleichstromkleinmotors in der Ausführung als mechanisch kommutierter Motor, Fig.2 die Anordnung gemäß Fig.l mit Schaltungsbeispielen der einzelnen Stufen, Fig.3a die Ausgangsspannung des Impulsgenerators, Fig.3b die Ausgangsspannung der ImpulsPormerstuSe bei Leerlauf des Motors, Fige3c die Ausgangsspannung der impulsformerstufe bei zwei unterschiecjl icfen Belastungen des Motors, Fig.4a den Motorstrom bei Leerlauf, Fig.4b den Motorstrom bei mittlerer Belastung Fig.4c den Motorstrom bei höherer Belastung Fig.5 ein Blockschaltbild des neuen Gleichstrom1{1eixBnotors in der Ausführung als bürstenloser, elektronisch kommutierter Motor, Fig.6 den Verlauf der in den Ständerspulen induzierten Wechselspannungen bei einem Gleichstrommotor mit drei mechanisch und elektrisch um 120 Winkelgrade gegeneinander versetzten Ständerspulen und zweipoligem Dauermagnetläufer, Fig.7 ein Schaltungsbeispiel des Impulsgenerators und Fig.8 die vollständige Schaltung des neuen Gleichstromkleinmotors in der Ausführung als bürstenloser, elektronisch kommutierter Motor.Further advantageous details of the invention are in the claims 2 to 6 and explained in more detail below with reference to FIGS. 1 to 8. It show: Fig.l a block diagram of the new small DC motor in the execution as a mechanically commutated motor, FIG. 2 the arrangement according to FIG. 1 with circuit examples of the individual stages, Fig.3a the output voltage of the pulse generator, Fig.3b the Output voltage of the impulse speed when the engine is idling, Fig. 3c the output voltage the pulse shaper stage with two different loads on the motor, Fig. 4a the motor current at no load, Fig. 4b the motor current at medium load, Fig. 4c the motor current at higher loads in the version as a brushless, electronically commutated motor, Fig. 6 shows the course the alternating voltages induced in the stator coils in a direct current motor with three stator coils mechanically and electrically offset from one another by 120 degrees and two-pole permanent magnet rotor, 7 shows an example of a circuit of the pulse generator and Fig. 8 the complete circuit of the new small direct current motor in the form of a brushless, electronically commutated motor.

Wie aus Fig.l ersichtlich, wird der Motor von der Gleichspannungsquelle über die Leistungsstufe mit Spannung bzw.As can be seen from Fig.l, the motor is from the DC voltage source via the power level with voltage or

Strom versorgt. Der dem Motor zugeführte Strom besitzt-wie später noch gezeigt wird - die Form von Rechteckimpulsen.Powered. The current supplied to the motor has - as later is still shown - the shape of square pulses.

Die Leistungsstufe wird gesteuert von der Phasenvergleichsstufe, in welcher die (Rechteck-) Steuerimpulse durch Verglech der Rechteckimpulse des Impulsgenerators G und der Impulsformerstufe erzeugt werden. Der Impulsgenerator G liefert eine konstante Rechteckimpulsspannung, deren Impuls folgefrequenz der synchronen Solldrehzahl des Motors proportional ist. Die Impulsformerstufe liefert eine Rechteckimpulsspannung, deren Phasenverschiebung gegenüber der Impulsspannung des Impulsgenerators G der Istdrehzahl des Motors proportional ist.The power stage is controlled by the phase comparison stage, in which the (square) control pulses by comparing the square pulses of the pulse generator G and the pulse shaper stage. The pulse generator G supplies a constant Square-wave pulse voltage, the pulse rate of which corresponds to the synchronous setpoint speed of the Motor is proportional. The pulse shaping stage supplies a square-wave pulse voltage, their phase shift with respect to the pulse voltage of the pulse generator G the Actual speed of the motor is proportional.

Der Impulsformer seinerseits wird gesteuert von dem mit der Motorwelle gekoppelten Wechselspannungstachogenerator. Der Wechselspannungstachogenerator steuert aber auch die Untersynchron-Schaltstufe, welche den Impulsgenerator G, die Impulsformerstufe und die Stromregelung bei einer Drehzahl kurz unterhalb der Synchron- oder Solldrehzahl alctiviert,.und die Übersynchronschaltstufe, welche die Leistungsstufe tei einer übersynchronen Drehzahl des Motors sperrt. Außerdern ist in die Stromversorgung des Motors noch die Stromregelung eingeschaltet, welche in der Weise auf die Phasenvergleichsstufe wirkt, daß die Impulsbreite der von der Leistungsstufe geschalteten Motorstromimpulse vergrößert wird, wenn der Motor ein erhöhtes Drehmoment auf zubringen hat.The pulse shaper in turn is controlled by the one with the motor shaft coupled AC voltage tachometer generator. The AC voltage tacho generator controls but also the sub-synchronous switching stage, which the pulse generator G, the pulse shaper stage and the current control at a speed just below the synchronous or target speed activated, .and the oversynchronous switching stage, which part of the power stage over-synchronous speed of the motor blocks. Also is in the power supply of the motor still switched on the current control, which in the way on the phase comparison stage has the effect that the pulse width of the motor current pulses switched by the power stage is increased when the engine has to apply an increased torque.

Wie aus dem Prinzipschaltbild in Fig.2 ersichtlich, besteht die ntersynchronschaltsture aus Wechselspannungstachogenerator, Brückengleichrichter, Kondensator, Potentiometer und Transistor TI.As can be seen from the basic circuit diagram in FIG consisting of an alternating voltage tachometer generator, bridge rectifier, capacitor, potentiometer and transistor TI.

Wenn die gesamte Anordnung derart dimensioniert ist, daß die Synchron- oder Solldrehzahl des Motors 3000 min-1 beträgt, dann ist die Untersynchron-Schaltstufe beispielsweise so dimensioniert, daß bei einer Istdrehzahl des Motors von 2600 2600 min 1 die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors TI leitend wird und dadurch die Impulsformerstufe, der Impulsgenerator und die Stromregelung an die positives Potential führende Leitung gelegt werden.If the entire arrangement is dimensioned in such a way that the synchronous or the target speed of the motor is 3000 min-1, then the subsynchronous switching stage is for example dimensioned so that with an actual engine speed of 2600 2600 min 1 the emitter-collector path of the transistor TI becomes conductive and thereby the pulse shaper stage, the pulse generator and the current control to the positive Leading line must be laid.

Wie aus Fig.2 weiter ersichtlich. verwendet auch die Übersynchron-SchaltstllSe die vom Wechselspannungstachogenerator erzeugte und vom T3rii-kengleichrichter gleichgerichtete Gleichspannung. Dabei soll das Potentiometer im Emitter-Basis-Kreis des Transistors TII so eingestellt sein, daß bei einer Istdrehzahl des Motors von 3200 min 1 die Kollektor-Ernitter-Strecke des Transistors TII leitend wird, dadurch positives Potential an die Basis des Vorstufentransistors TIII der Leistungsstufe gelangt und die Leistungsstufe sperrt. Dadurch wird die Stromversorgung des Motors unterbrochen und er fällt daher wieder in den Synchronismus zurück.As can also be seen from Fig.2. also uses the oversynchronous shift position the one generated by the AC voltage tachometer generator and rectified by the T3rii-ken rectifier DC voltage. The potentiometer should be in the emitter-base circle of the transistor TII be set so that at an actual engine speed of 3200 min 1 the The collector-emitter path of the transistor TII becomes conductive, thereby positive potential reaches the base of the pre-stage transistor TIII of the power stage and the power stage locks. This will cut the power to the motor and it will therefore drop back into synchronism.

Die Impulsformerstufe ist im wesentlichen eine bistabile Kippschaltung, auch als Schmitt-Trigger bezeichnet, welche von der Ausgangsspannung des Wechselspannungstachogenerators gesteuert wird. Der Impulsgenerator ist eine astabile Kippscilaltung -beispielsweise in der aus Fig.7 ersichtlichen Schaltungsanordnung -, in der durch Verstellung eines Potentiometers die Impulsfolgefrequenz und damit die Synchrondrehzahl der Gleichstromkleinmotors in einem bestimmten Drehzahlbereich eingestellt werden kann.The pulse shaper stage is essentially a bistable multivibrator, also referred to as a Schmitt trigger, which depends on the output voltage of the AC voltage tachogenerator is controlled. The pulse generator is an astable tilting circuit - for example in the circuit arrangement shown in FIG -, in the through Adjustment of a potentiometer, the pulse repetition frequency and thus the synchronous speed the small DC motor can be set in a certain speed range can.

Schaltungstechnische Ausführungsbeispiele der Phasenvergleichsstufe und der Stromregelung sind ebenfalls aus Fig.2 ersichtlich. Die Wirkungsweise der Phasenvergleichsstufe ist wie- folgt: Die Impulse des Impulsgenerators (Fig.3a) und die Impulse der Impulsformerstufe (Fig.5b und 3c) gelangen an die Basis des Vorstufentransistors TIII. Dort wird der Phasenvergleich innachstehend noch naher erläuterten Weise vorgenommen.Circuitry exemplary embodiments of the phase comparison stage and the current control can also be seen from FIG. How the The phase comparison stage is as follows: The pulses from the pulse generator (Fig.3a) and the pulses of the pulse shaper stage (Fig.5b and 3c) reach the base of the Pre-stage transistor TIII. There the phase comparison will become even closer in the following explained way.

Fig.5a zeigt die Ausgangsspannung uG des Impulsgenerators und iig.5b zeigt die Ausgangsspünnungu ph der Impulsformerstufe bei Leerlauf des Motors, d.h. wenn an seiner Welle keine Arbeit zu leisten ist. Wie durch einen Vergleich der Figuren 3a und 3b erkennbar, sind bei Leerlauf des Motors beide-Impulsspannungen um einen bestimmten Phasenwinkel gegeneinander verscnoben. Diese Phasenverschiebung ist absichtlich so eingestellt. Nur während der Zeiten tl ist an der Basis des Vorstufentransistors TIII eine (negative) Spannung vorhanden, welche bewirkt, daß der Transistor TIII die Leistungsstufe leitend steuert. Wie aus Fig.4a ersichtlich erhält der Motor im Leerlauf auch nur während einer t entsprechenden Zeitspanne Strom, welcher gerade ausreicht, um die Synchronzahl aufrecht zu halten.Fig.5a shows the output voltage uG of the pulse generator and iig.5b shows the output voltage u ph of the pulse shaper stage when the engine is idling, i.e. when there is no work to be done on its shaft. How by comparing the FIGS. 3a and 3b can be seen that when the engine is idling, both pulse voltages are present shifted against each other by a certain phase angle. This phase shift is set that way on purpose. Only during the times tl is at the base of the pre-stage transistor TIII a (negative) voltage present, which causes the transistor TIII controls the power level in a leading manner. As can be seen from Fig.4a, the engine receives in no-load operation also only during a time span corresponding to t, which current sufficient to keep the synchronous number upright.

Wird jetzt der Motor belastet und muß ein bestimmtes Drehmoment abgeben, so vergrößert sich die Phasenverschiebung zwischen uG und uph (ausgezogen gezeichnete Impulse in Fig.)c).If the engine is now loaded and has to deliver a certain torque, this increases the phase shift between uG and uph (solid drawn Pulses in Fig.) C).

Der Motor erhält jetzt während einer längeren Zeitspanne Strom weil der Transistor TIII länger, nämlich -während t2 (Fig.4b) leitend gesteuert wird.The motor will now receive power for a longer period of time because the transistor TIII is longer, namely -during t2 (Fig.4b) is turned on.

Wird der Motor noch stärker belastet, dann tritt die Stromregelung in Aktion,- d.h. bei einer bestimmten, vom Motor aufgenommenen Stromstärke ist der Spannungsabfall an den im Strompfad liegenden Widerständen so groß, daß die bis -spannung des Transistors TIV ausreicht, um dessen Emitter-Kollektor-Strecke leitend werden zu lassen. Infolgedessen wird auch der Transistor TV durchgesteuert, so daß der Kon densator C in der Phasenvergleichsstufe über die Diode D und den Widerstand teilweise entladen wird, wodurch die Impulsbreite der Spannung uph der Impu?Lsformerstufe geringer wird (gestrichelte abfallende Flanke in Fig.3c). Der Motor erhält jetzt während einer noch längeren Zeitspanne Strom, weil der Transistor TIII länger, namlith während t3 (Fig.4c) aufgesteuert wird Fig.5 zeigt das Blockschaltbild eines Gleichstromkleinmotors mit elektronischer. also bürstenloser Kommutierung, bei dem die Erfindurlg verwErklicht; ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Gleichstromkleinmotor mit drei, mechanisch und elektrisch 120 Winkelgrade gegeneinander versetzt angeordneten Ständerspulen, der einen zwei- oder vierpoligen Dauermagnetläufer besitzt. Entsprechend ist- im Blockschaltbild der Ständer auch mit drei Ständerspulen versehen. Die Ständerstufen werden von drei Leistungsstuteti gesteuert, von denen wiederum jeder eine Steuerstufe und eine Phasenvergleichsstufe zugeordnet ist. Wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.-1 sind auch hier eine Ubersynchron-Schaltstufe und eine Untersynchron-Schaltstufe vorhanden, welche jedoch - wegen der anderen Kommutierungsart - vom Ständer gesteuert werden. Die Übersynchron-Schaltstufe wirkt - in einer mit-dem bereits erläuterten Ausführungsbeispiel vergleich -baren Weise - direkt auf die Leistungsstufen. Die Untersynchron-Schaltstufe aktiviert den Impulsgenerator, den Impulsformer und die Stromregelung, welche sämtlich auf die Phasenvergleichsstufen wirken. Außerdem ist eine Start- und eine Stopstufe vorhanden.If the motor is loaded even more, then the current control occurs in action, - i.e. at a certain amperage drawn by the motor is the The voltage drop across the resistors in the current path is so great that the up to voltage of the transistor TIV is sufficient to make its emitter-collector path conductive to be let. As a result, the transistor TV is also turned on, so that the capacitor C in the phase comparison stage via the diode D and the resistor is partially discharged, thereby reducing the pulse width of the voltage uph of the pulse shaping stage becomes smaller (dashed falling edge in Fig. 3c). The engine is getting now for an even longer period of time current, because the transistor TIII is longer, namlith while t3 (Fig.4c) is turned on Fig.5 shows the block diagram of a small direct current motor with electronic. thus brushless commutation, in which the invention is realized; is. The embodiment shown is a small direct current motor with three, mechanically and electrically offset from each other by 120 degrees Stator coils that have a two- or four-pole permanent magnet rotor. Corresponding In the block diagram, the stator is also provided with three stator coils. The stator stages are controlled by three achievement stuteti, each of which in turn has a tax level and a phase comparison stage is assigned. As in the embodiment according to Here, too, Fig. 1 shows an over-synchronous switching stage and an undersynchronous switching stage present, which however - due to the different type of commutation - controlled by the stator will. The oversynchronous switching stage acts - in an exemplary embodiment with the one already explained comparable way - directly to the performance levels. The subsynchronous switching stage activates the pulse generator, the pulse shaper and the current control, all of which act on the phase comparison stages. There is also a start and a stop stage available.

In Fig.8 ist eine komplette Schaltung gemäß der Erfindung für einen Gleichstromkleinmotor mit elektronischer Selbstkommutierung gezeigt.In Fig.8 is a complete circuit according to the invention for one Small DC motor with electronic self-commutation shown.

In Fig.8 finden sich die drei Ständerwicklungen aus Fig.5 wieder; sie sind mit MI, MII und MIII bezeichnet. Jede Ständerwicklung wird von einer eigenen Leistungsstufe geschaltet, d.h. zeitweise an die Gleichspannungsquelle (angedeutet durch die Buchsen + und -) gelegt. Insgesamt betrachtet, werden die Ständerwicklungen - wie von elektronisch kommutierten Gleichstrommotoren an sich bekannt - nacheinander und in einem stets wiederkehrendem Zyklus an die Gleichspannung gelegt, wobei im Ständer ein Quasi-Drehfeld erzeugt wird.The three stator windings from FIG. 5 can be found in FIG. 8; they are labeled MI, MII and MIII. Each stator winding has its own Power stage switched, i.e. temporarily to the DC voltage source (indicated through the sockets + and -). Viewed as a whole, the stator windings are - as known from electronically commutated DC motors - one after the other and applied to the DC voltage in a constantly recurring cycle, with im Stand a quasi-rotating field is generated.

Die der Ständerwicklung MI zugeordnete Leistungsstufe besteht gemäß Fig.8 aus R36, R57> R38, T5, T6, R59, Z1 und D11. Zu MII gehört die Leistungsstufe aus R41, R42, R43, T8, T9, R44, Z2 und D12 bzw. zu MIII die Leistungsstufe aus R46, R47, R48,T12, T15, R49, Z5 und D1D. Jede Leistungsstufe besitzt eine Steuerstufe, welche die jeweilige Leitungsstufe in Abhängigkeit von der Läuferstellung in gewünschter Weise steuert. Die zur Ständerwicklung MI gehörende Steuerstufe besteht aus Cl,Dl, T1,C2,R) und D7. Zu MII gehört die Steuerstufe bestehend aus R2 C3, D2, T2, C4, R7, R8 und D8 bzw. zu MIII die Steuerstufe bestehend aus c6, D3, T3, C7, R12, R13 und D9 Die Steuerstufen haben die Aufgabe, die jeweilige Leistungsstufe in Abhängigkeit von der Läuferstellung zu steuern. Als Maß für die Position des Läufers wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel in an sich bekannter Weise die vom Dauermagnetläufer in den Ständerwicklungen MI, MSI, MIII induzierte Wechselspannung verwendet, deren Verlauf in ls'ig.6 verdeutlicht ist.The power level assigned to the stator winding MI exists according to Fig. 8 from R36, R57> R38, T5, T6, R59, Z1 and D11. The performance level belongs to MII from R41, R42, R43, T8, T9, R44, Z2 and D12 or for MIII the output level from R46, R47, R48, T12, T15, R49, Z5 and D1D. Each power level has a tax level, which the respective line level depending on the rotor position in the desired Way controls. The control stage belonging to the stator winding MI consists of Cl, Dl, T1, C2, R) and D7. The control stage consisting of R2 belongs to MII C3, D2, T2, C4, R7, R8 and D8 or for MIII the control level consisting of c6, D3, T3, C7, R12, R13 and D9 The tax levels have the task of the respective performance level to be controlled depending on the rotor position. As a measure of the position of the Runner is in the present embodiment in a known manner AC voltage induced by the permanent magnet rotor in the stator windings MI, MSI, MIII is used, the course of which is illustrated in ls'ig.6.

Die Arbeitsweise einer Steuerstufe wird nachstehend anhand der Steuerstufe für MI, und zwar für den eingeschwungenen Zustand, d.h. bei laufendem Motor, beschrieben.The operation of a tax step is explained below with reference to the tax step for MI, namely for the steady state, i.e. with the engine running.

Die negative Halbwelle der im MI induzierten Wechselspannung liegt über R5, R2 llr)d C1 an der Basis von T1. Dadurch wird zunäcnst C2 aufgeladen und dadurch zeitverzögert eine Basisspannung erreicht, welche die Kollektor-Emitter-Strecke von T1 leitend steuert. Wenn T durchgesteuert hat, dann gelangt über R56, R37 und R38 positives Potential an die Basis von T5, wodurch auch die Leistungsstufe durchgeschaltet und der Stromkreis für MI geschlossen wird.The negative half-wave of the alternating voltage induced in the MI is present via R5, R2 llr) d C1 at the base of T1. As a result, C2 is initially charged and as a result, a base voltage is reached with a time delay, which is the collector-emitter path from T1 conductive controls. If T has turned on, then R56, R37 and R38 positive potential to the base of T5, which also switches the power stage through and the circuit for MI is closed.

Wenn die Leistungsstufe (T5, T6) durchgeschaltet hat, dann erhält die Basis von T1 auch negatives Potential über SCollektor-Emitter-Strecke T6, R3, R2, so daß T1 so lange leitend bleibt, wie auch T6 leitend ist (Selbsthaltung). T1 bleibt so lange leitend bis T2 (2.Steuerstufe) von der in MII induzierten Wechselspannung leitend gesteuert ist. Dann erhält nvimlich T1 über D7 und D1 eine positive Basisspannung, welche T1 sperrt.If the power level (T5, T6) has switched through, then receives the base of T1 also has a negative potential via S collector-emitter path T6, R3, R2, so that T1 remains conductive as long as T6 is also conductive (self-holding). T1 remains conductive until T2 (2nd control stage) of the alternating voltage induced in MII is controlled. Then T1 receives a positive base voltage via D7 and D1, which T1 locks.

R39, Zl, Dli bzw. R44, Z2, D12 bzw. R 49, Z3, D13 leiten die beim Abschalten von MI, MII und MIII auftretenden Spannungsspitzen um T6, T9 und T13 herum.R39, Zl, Dli or R44, Z2, D12 or R 49, Z3, D13 lead the at the Switching off MI, MII and MIII voltage peaks occurring around T6, T9 and T13 hereabouts.

Die Untersynchron-Schaltstufe besteht aus folgenden Bauelementen: R4, D4, R9, D5, R14, D6, C5, R21, P1, R22, T18, T20, R17, R18, R19, R20, T21, C10, R50, R51 und T14.The subsynchronous switching stage consists of the following components: R4, D4, R9, D5, R14, D6, C5, R21, P1, R22, T18, T20, R17, R18, R19, R20, T21, C10, R50, R51 and T14.

Ihre Arbeitsweise ist wie folgt: Aus den Ständerwicklungen MI, MII, MIII wird über D4, R4 bzw. D5, R9 bzw. D6. R14 die positive Halbwelle der in MI, MII und MIII induzierter Wechselspannung ausgekoppelt und der Kondensator C5 aufgeladen.Their mode of operation is as follows: From the stator windings MI, MII, MIII is via D4, R4 or D5, R9 or D6. R14 is the positive half-wave in MI, MII and MIII induced AC voltage decoupled and the capacitor C5 charged.

R4, R9 und R14 dämpfen die beim Abschalten von MI, MII und MIII auftretenden Spannungsspitzen, welche die induzierte Wechselspannung verfälschen würden. Aus der Kondensatorspannung wird mit dem Spannungsteiler R21, P1, R22 die Basisspannung von T18 erzeugt, wobei mit P1 die Basisspannung, d.h. die Istdrehzahl des Motors eingestellt wird, bei der T18 leitend werden soll Wenn T18 leitend ist, dann wird auch T14 leitend. Die aus C10, R50, R51 und T14 bestehende Stufe ist vorhanden, um ein negatives Potential zum Steuern von T20 und T21 zu erzeugen (Polariwätsumkehr). Wenn T14 leitend ist, erhalten auch die Basen von T 20 und T21 Steuerspannung und werden leitend. Damit sind die Impulsformerstufe, die Stromregelung und der Impulsgenerator aktiviert.R4, R9 and R14 dampen those that occur when MI, MII and MIII are switched off Voltage peaks that would falsify the induced alternating voltage. the end the capacitor voltage becomes the base voltage with the voltage divider R21, P1, R22 generated by T18, with P1 the base voltage, i.e. the actual speed of the motor is set at which T18 is to become conductive. If T18 is conductive, then becomes also T14 conductive. The stage consisting of C10, R50, R51 and T14 is available, to create a negative potential to control T20 and T21 (polar reversal). When T14 is conductive, the bases of T20 and T21 also receive control voltage and become conductive. This includes the pulse shaper stage, the current control and the pulse generator activated.

Die Impulsformerst-uSe besteht aus R5, R6, T16 bzw. R10, Rll, T17 bzw. R15, R1-6, T19.The pulse former consists of R5, R6, T16 or R10, Rll, T17 or R15, R1-6, T19.

Die Phasenvergleichsstufe besteht aus T4, R55, R56, C12, R6l, D15 bzw. T7, R57, R58, C13, R62, D16 bzw. Tell, R59, R60, C14, R65, D17.The phase comparison stage consists of T4, R55, R56, C12, R6l, D15 or T7, R57, R58, C13, R62, D16 or Tell, R59, R60, C14, R65, D17.

Über die Spannungsteiler R5, R6 bzw. R10, R11 bzw. R15, R16-wird ein Teil der in den Ständerwicklungen MI, MII und MIII induzierten Wechselspannung abgenommen, welche durch T16, T17, T19 in Rechteckimpulse umgewandelt werden. Diese Impulse gelangen von den Kollektoren von T16, T17 und T19 auf die Basen von T4, T7 und Tll. Dorthin gelangen auch die Impulse des Impulsgenerators G über D15, R61 bzw. D16, R62 bzw. D17, R6), so daß T4, T7, Tll immer dann leitend und die Endstufen gesperrt sind, wenn Impulse von den Impulsformerstufen und/oder dem Impulsgenerator an den Basen von T4, T7 oder Tll anliegen.Via the voltage dividers R5, R6 or R10, R11 or R15, R16- a Part of the stator windings MI, MII and MIII induced AC voltage removed, which is converted into square-wave pulses by T16, T17, T19 will. These impulses come from the collectors of T16, T17 and T19 to the Bases of T4, T7 and Tll. This is also where the impulses from the pulse generator reach G via D15, R61 or D16, R62 or D17, R6), so that T4, T7, Tll are always conductive and the output stages are blocked if pulses from the pulse shaper stages and / or the pulse generator are connected to the bases of T4, T7 or Tll.

Die Stromregelung besteht aus R25, R24, P2, R25, T22, R26, R52, R55, Coli, T15, C15, D20 R66, Dlg, R65, D18, R64.The current control consists of R25, R24, P2, R25, T22, R26, R52, R55, Coli, T15, C15, D20 R66, Dlg, R65, D18, R64.

Wenn der die Ständerwicklungen MI, MII, MIII durchfließende Strom eine bestimmte Stärke erreicht, wird der Spannungsabfall an der Prallelschaltung von R25 und R24, P2, R25 so groß, daß die mit P2 abgegriffene Basisspannung ausreicht, um die Kollektor-Emitterstrecke von T22 leitend zu steuern. Dann wird über R26, R52, R53 auch T15 leitend gesteuert, d.h. C12, C15, C14 wird durch R64, D18 bzw. R65, D19 bzw. R66, D20 ein Verlustwiderstand parallel geschaltet. C12, C13, Cm 4 laden sich langsamer auf, so daß die Endstufen durch T4, T7, Til verzögert gesperrt werden und die Endstufen den Ständerwicklungen MI, MII, MIII während einer längeren Zeitspanne Strom liefern.When the current flowing through the stator windings MI, MII, MIII reaches a certain strength, the voltage drop across the parallel circuit of R25 and R24, P2, R25 so large that the base voltage tapped off with P2 is sufficient, to control the collector-emitter path of T22 conductive. Then via R26, R52, R53 also make T15 conductive, i.e. C12, C15, C14 are switched on by R64, D18 resp. R65, D19 or R66, D20 a loss resistor connected in parallel. C12, C13, Cm 4 load up more slowly, so that the output stages are blocked with a delay by T4, T7, Til and the output stages the stator windings MI, MII, MIII during a longer period Power supply time span.

Die vorstehenden Ausführungen bezogen sich sämtlicn auf den eingeschwungenen Zustand, d.h. auf den in Betrieb befitidlichen Motor.The above statements all related to the steady-state Condition, i.e. on the motor that is ready for operation.

Ein elektronisch kommutierter Gleichstrommotor dieser Art benötigt jedoch - wie aus dem Blockschaltbild der Fig.5 ersichtlich - zum Starten oder Abschalten zusätzliche Mittel.An electronically commutated DC motor of this type is required however - as can be seen from the block diagram in FIG. 5 - for starting or switching off additional funds.

Die Startstufe besteht aus R28, S2, R31, R50, R29, R)2 R33, C8, D10, R54, R55, R40, T23, R45, C9, TlO, D14, R54.The starting stage consists of R28, S2, R31, R50, R29, R) 2 R33, C8, D10, R54, R55, R40, T23, R45, C9, TlO, D14, R54.

Zum Starten des Motors wird der Taster S2 kurzzeitig betätigt, so daß die Basis von T1 über R28 negatives Potential erhält und die Endstufe leitend gesteuert werden kann. Die Ständerwicklung MI erhält Strom und kann den Läufer anziehen.To start the engine, push button S2 is briefly pressed, see above that the base of T1 receives negative potential via R28 and the output stage is conductive can be controlled. The stator winding MI receives current and can attract the rotor.

Gleichzeitig ist die Leistungsstufe für MIII gesperrt, weil T10 über R35, R45 positives Potential erhält, daher leitend wird und negatives Potential an die Basis von T12 legt.At the same time, the power level for MIII is blocked because T10 is over R35, R45 receives positive potential, therefore becomes conductive and negative potential at the base of T12.

Für den Fall, daß der Motor beim Einschalten vom MI nicht zu laufen beginnt, weil der Pol des Läufers genau unter MI steht, wird gleichzeitig C8 zeitverzögert aufgeladen und erzeugt durch den Spannungsteiler R 52, R29, R50, R31 die Basisspannung für T23, welcher - wenn der Motor nicht durch T1 gestartet werden kann - zeitverzögert leitend gesteuert wird, negatives Potential an die Basis von T2 legt und auf diese Weise die Endstufe von MII leitend steuert. Gleichzeitig wird T1 über D7 gesperrt. Der Motor läuft nun mit Sicherheit an.In the event that the motor does not run when the MI is switched on begins because the rotor's pole is exactly below MI, C8 is delayed at the same time charged and generated by the voltage divider R 52, R29, R50, R31 the base voltage for T23, which - if the engine cannot be started by T1 - is delayed is conductively controlled, negative potential is applied to the base of T2 and to this Way, the output stage of MII controls conductive. At the same time, T1 is blocked via D7. The engine will now start with certainty.

Da der Anlaufstrom des Motors wesentlich höher als der Betriebsstrom ist, wird das Ansprechen der Stromregelung dadurch verhindert, daß über D14, R54 eine Aufladung von Cll und damit ein Durchsteuern von T15-verhindert wird.Because the starting current of the motor is much higher than the operating current is, the response of the current control is prevented by D14, R54 a charging of Cll and thus a through-control of T15-is prevented.

Die Stopstufe besteht aus S1, R1, R27, Thl, D21, D22, D25.The stop stage consists of S1, R1, R27, Thl, D21, D22, D25.

Durch Schließen des Schalters S1 erhält der Steueranschluß von Thl positives Potential und wird gezündet. Dadurch wird negatives Potential über D21, D22, D23 an alle Endstufen gelegt, welches diese sperrt. Der Motor bleibt stehen.By closing the switch S1, the control connection of Thl positive potential and is ignited. This creates a negative potential across D21, D22, D23 placed on all output stages, which blocks them. The engine stops.

Die ubersynchron-Schaltstufe besteht aus T24, R67, R68, R69, R70, T25, D24, D25, D26. Wie ein Vergleich zeigt, ist sie zum Teil in gleicher Weise aufgebaut wie die Untersynchron-Schaltstufe. Der Basisspannungsteiler von T24 ist natürlich so dimensioniert, daß T 24 erst bei einer über der Solldrehzahl liegenden Drehzahl leitend wird. Dann erhält auch die Basis von T25 positives Potential, wird leitend und legt negatives Potential über D 24, D25, D26 an die Endstufen, wodurch diese gesperrt werden.The oversynchronous switching stage consists of T24, R67, R68, R69, R70, T25, D24, D25, D26. As a comparison shows, it is partly in the same way constructed like the subsynchronous switching stage. The base voltage divider of T24 is naturally dimensioned in such a way that T 24 only occurs at a speed above the target speed Speed becomes conductive. Then the base of T25 also receives positive potential, becomes conductive and applies negative potential to the output stages via D 24, D25, D26, whereby these are blocked.

Claims

Expectations

1) DC small motor with adjustable, load-independent constant constant speed, characterized in that it is one of the actual speed of the motor proportional continuous electrical signal delivering means 5 one of this Signal continuously converting into square-wave pulses and a pulse shaper Contains pulse generator, the square-wave pulses corresponding to the setpoint speed of the motor with constant pulse repetition frequency that supplies the outputs of the pulse generator and the pulse shaper stage are connected to a phase comparison stage, which corresponding to the phase shift between the two square-wave pulses, a power level supplies controlling rectangular pulses.

2) DC small motor according to claim 1, characterized in that that between the electrical signals as a function of the actual speed of the motor supplying means and the pulse generator or the pulse shaper stage a subsynchronous switching stage is arranged.

5) DC small motor according to claims 1 and 2, characterized in that that between the electrical signals as a function of the actual speed of the motor delivering.

Middle and the power stage arranged an oversynchronous switching stage is.

4) DC small motor according to claims 1 to 5, characterized in that that in the power supply of the motor one acting on the phase comparison stage Current control is arranged.

5) DC small motor according to claims 1 to 4, characterized in that that the delivering electrical signals depending on the actual speed of the motor Means is an AC voltage tachogenerator coupled to the motor shaft.

6) DC small motor according to claims 1 to 4, characterized in that that the delivering electrical signals depending on the actual speed of the motor Means connected in parallel to the stator windings, from the windings in the stator Induced alternating voltage, electronic circuits that generate square-wave pulses are.

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