DE2900541A1 - Steuersignalgeber fuer die kommutierungseinrichtung eines elektronisch kommutierten gleichstrommotors - Google Patents
Steuersignalgeber fuer die kommutierungseinrichtung eines elektronisch kommutierten gleichstrommotorsInfo
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- H02K29/06—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
- H02K29/08—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices using magnetic effect devices, e.g. Hall-plates, magneto-resistors
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- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
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Description
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen:
Berlin und München VPA 79 P 3 0 0 2 BRD
Steuersignalgeber für die Kommutierungseinrichtung eines
elektronisch kommutierten Gleichstrommotors
Die Erfindung bezieht sich auf einen Steuersignalgeber für die Kommutierungseinrichtung eines elektronisch kommutierten
Gleichstrommotors, mit mindestens zwei Rotorstellungsgebern, insbesondere magnetfeldempfindlichen Bauelementen,
die von der Stellung des Rotors abhängige elektrische Ausgangssignale abgeben, welche bei stetiger Drehung des Rotors
sich zeitlich stetig verändern, und mit einer Auswerteschaltung, die Steuersignale für die Kommutierungseinrichtung
aus den AusgangsSignalen der Rotorstellungsgeber
ableitet, wobei die Steuersignale die einzelnen Umschaltzeitpunkte
für die Schaltelemente der Kommutierungseinrichtung festlegen.
Ein solcher Steuersignalgeber ist aus den "VDE-Fachberichten",
Heft 25, 1968, Seiten 147 bis 151, insbesondere Bild 5 und 7, bekannt. Dieser Steuersignalgeber wird bei einem
Elektronikmotor eingesetzt, dessen Ständerwicklung aus vier Einzelwicklungen besteht, die paarweise in Wickelkammern
eines Wickelkörpers liegen und räumlich und elek-Nm 2 Reh
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b
- ι -
VPA 79 P 3 0 0 2 BRD
"trisch im rechten Winkel zueinander angeordnet sind. Die
Ständerwicklung umschließt dabei einen zweipoligen Läufermagneten. Als Rotorstellungsgeber zur Lagemeldung des Läufermagneten
sind zwei magnetfeldempfindliche Bauelemente vorgesehen, und zwar zwei Hallgeneratoren, die ortsfest
und um 90° el gegeneinander versetzt angeordnet sind. Jeder Hallgenerator ist in der magnetischen Achse einer
Einzelwicklung angeordnet. Es handelt sich um eine sogenannte "O°-Versetzung". Durch das Magnetfeld des umlaufenden
Läufers werden beide Hallgeneratoren so angesteuert, daß sich die Hallspannung des einen sinusförmig, die des
anderen cosinusförmig mit dem Drehwinkel ändert. Eine Auswerteschaltung
(ebenda, Figur 9) leitet aus den Hallsignalen der beiden Hallgeneratoren Steuersignale für die
Kommutierungseinrichtung ab. Diese Ableitung wird aus den Schnittpunkten der vier Hallsignale vorgenommen. Die Kommutierungseinrichtung
ist mit vier Leistungstransistoren als Schaltelemente bestückt, die in Reihe zu den Einzelwicklungen
liegen. Über die Leistungstransistoren werden die Ströme in den Einzelwicklungen gesteuert. Insbesondere
kann es sich um einen vierpulsigen Betrieb handeln, bei dem die Auswerteschaltung als sogenannte 90°-Schaltung ausgebildet
ist. Hier folgen die einzelnen Strangströme einander im Abstand von 90° el; eine Überlappung findet also
kaum statt.
In der soeben genannten Literaturstelle "VDE-Fachberichte"
ist in Bild 11 auch ein Elektronikmotor mit Feldplattensteuerung dargestellt. Es handelt sich dabei um einen dreipulsigen
Motor, dessen Ständerwicklung drei Einzelwicklungen aufweist. Die einzelnen Stränge sind um 120° el und
räumlich gegeneinander versetzt angeordnet. Zur Ansteuerung dienen drei um 120° el und räumlich versetzte Feldplatten.—
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Ein Steuersignalgeber der eingangs genannten Art ist auch aus der "Siemens-Zeitschrift", April 1971, Seiten 206 bis
208, insbesondere Bild 2, bekannt. Auch hier wird ein Läufer mit einem Polpaar verwendet. Die Ständerwicklung
weist hier ebenfalls vier Einzelwicklungen auf.
Auch hier werden zwei um 90° el gegeneinander versetzte Hallgeneratoren als Rotorstellungsgeber verwendet. Diese
sind nun aber nicht axial zu den Einzelwicklungen, sondern unter einem Winkel von 45° zwischen den Einzelwicklungen
der Ständerwicklung angeordnet. Es handelt sich dabei um eine sogenannte "45°-Versetzung". Die Steuersignale für
die Kommutierungseinrichtung werden mittels der Auswerteschaltung hier nicht aus den Schnittpunkten, sondern aus
den Nulldurchgängen der beiden Hallspannungen abgeleitet. Während einer Läuferumdrehung wird auch hier viermal kommutiert;
es handelt sich also wiederum um einen vierpulsigen Betrieb.
Aus obigen Darlegungen wird deutlich, daß im Stande der Technik bisher entweder mit Ständerwicklung aus drei Einzelwicklungen,
mit drei Rotorstellungsgebern und mit dreipulsigem Betrieb oder aber mit Ständerwicklung aus vier
Einzelwicklungen, mit zwei RotorStellungsgebern und mit vierpulsigem Betrieb gearbeitet wurde. Auch ist vierpulsiger
Betrieb bei einem Elektronikmotor mit zwei Einzelwicklungen, die in beiden Richtungen bestromt werden, bekannt.
Im Interesse einer geringeren Drehmomentwelligkeit und dadurch größeren Laufruhe des Elektronikmotors ist es
aber in vielen Anwendungsfällen wünschenswert, mit höherpulsigem Betrieb zu arbeiten.
Es ist demnach Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den eingangs genannten Steuersignalgeber so auszugestalten,
daß ohne Einsatz zusätzlicher Rotorstellungsgeber weitere
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VPATiP 3002 BRD
Steuersignale gewonnen werden, die einen höherpulsigen
Betrieb ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
die Auswerteschaltung auch eine Verknüpfungsschaltung umfaßt, der die Ausgangssignale der Rotorstellungsgeber zugeführt
sind und die weitere Steuersignale für die Kommutierungseinrichtung
liefert, wobei die weiteren Steuersignale zwischen den genannten Umschaitzeltpunkten liegende
weitere Umschaltzeitpunkte für weitere Schaltelemente der Kommutierungseinrichtung festlegen.
Die Verknüpfungsschaltung kann hierbei Steuersignale liefern,
die aus den Schnittpunkten von Spannungen gewonnen werden, die ihrerseits wiederum durch Verknüpfung der Ausgangssignale
der einzelnen Rotorstellungsgeber gebildet sind.
Mit einem erfindungsgemäßen Steuersignalgeber kann beispielsweise bei Verwendung von zwei Hallgeneratoren und
acht Einzelwicklungen ein achtpulsiger und bei Verwendung von drei Hallgeneratoren und 12 Einzelwicklungen ein
zwölfpulsiger Betrieb durchgeführt werden. Im stationären Zustand liegt hierbei jeweils ein weiterer Umschaltzeitpunkt
in der Mitte zwischen zwei bisher verwendeten Umschaltzeitpunkten.
Es ist besonders zweckmäßig, die Verknüpfungsschaltung mit Hilfe von Operationsverstärkern aufzubauen, ebenso wie die
anderen Teile der Auswerteschaltung, weil sich dadurch ein besonders kostengünstiger Aufbau ergibt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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ft
- 9 -
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand von acht Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 einen elektronisch kommutierten Gleichstrommotor
mit einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steuersignalgebers,
Figur 2 den zeitlichen Verlauf der Ausgangssignale der
dabei verwendeten Rotorstellungsgeber,
Figur 3 den zeitlichen Verlauf von Spannungen, die aus den Ausgangssignalen durch Verknüpfung gewonnen
sind,
Figur 4
Figur 4
bis 7· den zeitlichen Verlauf von vier hieraus abgeleiteten Steuersignalen für die Kommutierungseinrichtung,
und
Figur 8 einen elektronisch kommutierten Gleichstrommotor mit einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Steuersignalgebers.
In Figur 1 ist ein elektronisch kommutierter Gleichstrommotor
oder Elektronikmotor 1 dargestellt, der z.B. zum Antrieb eines Plattenspielers oder eines anderen Kleingeräts
mit erwünschtem Gleichlauf verwendet werden kann. Der Gleichstrommotor 1 besitzt als Rotor einen in Richtung
des eingezeichneten Pfeiles umlaufenden Permanentmagnetläufer 2 mit einem Nordpol N und einem Südpol S sowie eine
Ständerwicklung, die aus acht Einzelwicklungen 3 bis 6 sowie 3'bis 61 besteht. Die Einzelwicklungen 3» 5 und 31, 5'
und 4; 6 und 4', 6' sind paarweise im Winkel von 45 el
und räumlich zueinander angeordnet. Sie sind mit ihrem ' einen Wicklungsende in Stern geschaltet und mit ihrem anderen
Wicklungsende jeweils an eine Kommutierungseinrichtung 7 angeschlossen. Die Kommutierungseinrichtung 7 ist
ein elektronischer Kommutator, der in bekannter Weise elektronische
Schaltelemente wie insbesondere Transistoren ent-
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hält; diese Schaltelemente sind jeweils mit einer Einzelwicklung 3, 3' bis 6, 6' in Reihe geschaltet. Zur Ansteuerung
der Schaltelemente der Kommutierungseinrichtung 7 ist eine von Steuersignalen A, B, C und D beaufschlagte Auswahl-
oder Steuerschaltung 8 vorgesehen, die dafür sorgt, daß während einer elektrischen und räumlichen Umdrehung
die Einzelwicklungen 3, 3' bis 6, 6' in acht untereinander verschiedenen Strompfaden bestromt werden, daß also
ein achtpulsiger Betrieb vorliegt. Die Reihenfolge der stromführenden Einzelwicklungen 3, 3' bis 6, 6' ist dabei
3-31 -4-4' -5-51 -6-6' -3 usw., und bei Drehrichtungsumkehr
umgekehrt. Abweichend davon können aber auch jeweils nacheinander jeweils zwei, drei oder auch
maximal vier benachbarte Einzelwicklungen Strom führen.
Die Reihenfolge des Ein- und Abschaltens bleibt dabei aber
wie bereits beschrieben.
Zur Ansteuerung der elektronischen Steuerschaltung 8 mit
den vier Steuersignalen A bis D dient ein Steuersignalgeber, der zwei Rotorstellungsgeber 9 und 10 umfaßt. Es ist
zu betonen, daß der dargestellte Steuersignalgeber mit nur zwei Rotorstellungsgebern auskommt. Diese beiden Rotorstellungsgeber
9, 10 geben von der Stellung des Permanentmagnetläufers 2 abhängige Ausgangssignale al, a3 bzw. a5,
a7 ab (vgl. Figur 2). Bei den beiden Rotorstellungsgebern 9 und 10 kann es sich insbesondere um magnetfeldempfindliche
Bauelemente wie bevorzugt Hallgeneratoren handeln. Die Ausgangssignale al, a3 und a5, a7 können aber auch von
optischen Rotorstellungsgebern 9, 10 kommen, die in Abhängigkeit von der Rotorstellung mehr oder weniger abgeschattet
sind. Es kann sich aber auch um entsprechend graduell bedämpfte oder abgeschirmte Hochfrequenz-Stellungsgeber
9, 10 handeln. Die beiden Rotorstellungsgeber 9, 10 müssen aber in jedem Fall so ausgestaltet sein, daß
die Ausgangssignale al, a3 bzw. a5, a7 bei einer stetigen
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Rotation des Läufers 2 sich nicht sprunghaft verändern, d.h. nicht sprunghafte Signalübergänge aufweisen. Dabei
können die Ausgangssignale al bis a 7 insbesondere einen sinusförmigen, aber auch einen z.B. dreiecks- oder trapezartigen
Zeitverlauf besitzen.
Im folgenden wird speziell davon ausgegangen, daß die beiden Rotorstellungsgeber 9 und 10 Hallgeneratoren sind.
Diese sind um 90° magnetisch und elektrisch gegeneinander versetzt ortsfest angeordnet. Sie liegen axial zu den
Einzelwicklungen 4, 6 bzw. 3, 5 und tasten das vom Läufer 2 erzeugte, der Läuferstellung entsprechende Hagnetfeld
ab. Beide Hallgeneratoren sind in gleicher Weise (durch nicht gezeigte Bauelemente) symmetrisch beschaltet, und
die beiden Beschaltungen können parallel zueinander aus derselben Gleichstromquelle gespeist sein. Der zeitlich
sinusförmige bzw. cosinusförmige Verlauf der Ausgangssignale al, a3 bzw. a5>
a7 ist in Figur 2 eingetragen. Die Zeitpunkte, zu denen gleiches Potential an den Klemmen
eines Hallgenerators herrscht, sind mit tO, t2, t4, t6, t8 und t10 und die in der Mitte dazwischen liegenden
Zeitpunkte mit ti, t3, t5, t7 und t9 bezeichnet.
Es wurde bereits ausgeführt, daß der Steuersignalgeber nur zwei Rotorstellungsgeber 9 und 10 enthält. Diese wirken
auf eine elektronische Auswerteschaltung und von hier
aus auf die Steuerschaltung 8 derart ein, daß sich der erwähnte achtpulsige Betrieb ergibt. Das wird im folgenden
näher verdeutlicht.
30
30
Die Auswerteschaltung umfaßt nach Figur 1 zum einen einen Schaltungsteil mit zwei Operationsverstärkern 11 und 13
und zum anderen eine Verknüpfungsschaltung 20 mit zwei weiteren Operationsverstärkern 12 und 14 sowie einem Widerstandsnetzwerk
15. Die vier Operationsverstärker 11
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A«
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bis 14 sind (in nicht gezeigter Weise) als Komparatoren
oder bevorzugt auch als Hystereseschalter beschaltet. Die
Operationsverstärker 11 bis 14 haben die Eigenschaft, daß ihr Ausgangssignal,das als Steuersignal A, B, C bzw. D
verwendet wird, sein Potential ändert, wenn die Eingangsspannung zwischen P-Eingang und N-Eingang ihre Polarität
umkehrt. Für die folgende Betrachtung sei angenommen, daß das Ausgangssignal A, B, C und D gleich Η-Signal ist, wenn
die zugehörige Eingangsspannung positiv ist, und gleich L-Signal ist, wenn die zugehörige Eingangsspannung negativ
ist. Es kommt demnach bei der Auswertung nicht auf die absolute Höhe der zugehörigen Eingangsspannung, sondern
nur auf deren Polarität an. Bei Beschaltung als Schwellwert-
oder Hystereseschalter liegt ein Zweipunktverhalten vor. Es können damit Schwingungen bei Beginn eines Kippvorganges
vermieden werden.
Nach Figur 1 werden die Ausgangssignale al und a3 (vgl.
Figur 2) des Rotorstellungsgebers 9 dem P-Eingang bzw. dem N-Eingang des Operationsverstärkers 11 zugeführt. Dessen
Ausgangssignal A in Abhängigkeit vom RotorStellungswinkel
^ und - bei gleichmäßiger Drehung - von der Zeit t ist in Figur 4 gezeigt. Das Ausgangssignal A ist Η-Signal, solange
zwischen P- und N-Eingang eine positive Eingangsspannung liegt, also für einen Winkel von 180°, und es ist
anschließend L-Signal, solange die Eingangsspannung negativ ist, also ebenfalls für 180°. Die Umschaltzeitpunkte
des Ausgangssignals A sind durch die Nullpunkte to, t4
und t8 der Eingangsspannung des Operationsverstärkers 11
festgelegt.
Entsprechend sind nach Figur 1 auch die beiden Ausgangssignale a7 und a5 (vgl. Figur 2) des Rotorstellungsgebers
10 dem P- bzw. dem N-Eingang des Operationsverstärkers 13 zugeführt. Dessen Ausgangssignal C ist in Figur 6 gezeigt.
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Es ist gegenüber dem Ausgangssignal A um 90° nach rechts
verschoben. Die Umschaltzeitpuhkte t2, t6 und t1O dieses
Ausgangssignals C sind entsprechend aus den Nullpunkten der Eingangsspannung des Operationsverstärkers 13 hergeleitet.
Nach Figur 1 werden zusätzlich die Ausgangssignale al,
a3 und a5, a7, die alle dieselbe Amplitude besitzen, in bestimmter Weise durch das Widerstandsnetzwerk 15 in der
Verknüpfungsschaltung 20 miteinander verknüpft. Das Widerstandsnetzwerk 15 umfaßt acht ohmsche Widerstände 21
bis 28 von jeweils gleicher Bemessung, die paarweise miteinander in Reihe geschaltet sind.
Zwischen der ersten Anschlußklemme des Rotorstellungsgebers 9 und der ersten Anschlußklemme des Rotorstellungsgebers
10 liegt die Reihenschaltung der Widerstände 21 und 22. Ihr Mittelanschluß 31 ist mit dem P-Eingang des
Operationsverstärkers 12 verbunden. Der N-Eingang dieses Operationsverstärkers 12 ist an den Mittelanschluß 33 der
aus den beiden ohmschen Widerständen 23 und 24 bestehenden Reihenschaltung angeschlossen. Diese ist einerseits
an die zweite Anschlußklemme des Rotorstellungsgebers 9
und andererseits an die zweite Anschlußklemme des Rotor-Stellungsgebers
10 angeschlossen.
Der Verlauf der sich an den Mittelanschlüssen 31 und 33 ergebenden Spannungen a31 bzw. a33 ist in Figur 3 dargestellt.
Der Verlauf beider Spannungen a31 und a33 ist sinusförmig. Beide Spannungen a31 und a33 sind um 180
gegeneinander phasenverschoben. Auch hier gilt wieder, daß das Ausgangssignal B des Operationsverstärkers 12
bei positiver Eingangsspannung Η-Signal und bei negativer
Eingangsspannung L-Signal ist. Aus Figur 3 wird deutlich,
daß ein Wechsel des Ausgangssignals B jeweils bei einem
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β
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Nulldurchgang der Spannungen a31 und a33 stattfindet» Demzufolge 1st das Ausgangssignal B nach Figur 5 gegenüber
dem Ausgangssignal A um 45° nach rechts verschoben. Es ergeben
sich weitere UmschaltZeitpunkte ti, t5 und t9« Die
Umschaltzeitpunkte ti, t5 und t9 liegen jeweils zwischen zwei aufeinander folgenden Umschaltzeitpunkten tOs t4,
t8 und t2, t6, t1O der Ausgangssignale A und C.
Zwischen die zweite Anschlußklemme des Rotorstellungsge»
bers 9 und die erste Anschlußklemme des Rotorstellungsgebers 10 ist die Reihenschaltung der beiden ohmschen Widerstände
25 und 26 geschaltet. Ihr Mittelanschluß 35 liegt am P-Eingang des Operationsverstärkers 14. Und zwischen
die erste Anschlußklemme des Rotorstellungsgebers 9 und die zweite Anschlußklemme des RotorStellungsgebers 10
ist die Reihenschaltung der Widerstände 27 und 28 geschaltet. Ihr Mittelanschluß 37 liegt am N-Eingang des Operationsverstärkers
14.
Der Verlauf der sich an den Mittelanschlüssen 35 und 37 ergebenden Spannungen a35 und a37 ist ebenfalls in Figur
3 dargestellt. Diese sind gegenüber den Spannungen a31 und a33 um 90° nach rechts verschoben. Ein Nulldurchgang
der beiden Spannungen a35 und a37 bewirkt jeweils einen Wechsel des Ausgangssignals D. Der Verlauf dieses Ausgangssignals
D ist in Figur 7 gezeigt. Danach ist das Ausgangssignal D gegenüber dem Ausgangssignal A um 135° nach
rechts verschoben. Die Umschaltzeitpunkte t3 und t7 entsprechen,
wie eine Betrachtung von Figur 2 zeigt, Schnittpunkten der beiden Ausgangssignale al und a7»
Eine zusammenfassende Betrachtung der Figuren 4 bis 7 ergibt,
daß die Anstiegs- und Abfallflanken des Ausgangssignals B zwischen den Anstiegs- bzw. Abfallflanken der
Ausgangssignale A und C und daß die Anstiegs- und Abfall-
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AU
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flanken des Ausgangssignals D zwischen den Anstiegs- bzw.
Abfallflanken der Ausgangssignale C und A liegen, und zwar
jeweils in der Mitte.
Durch die Steuer- oder Auswahlschaltung 8, die verschiedenartig aufgebaut sein kann, können aus den Ausgangssignalen
A bis D Signale für achtpulsige Betriebsart abgeleitet werden. Diese Steuer- oder Auswahlschaltung 8 verknüpft
die Signale A bis D so, daß die Bestromung nach der erwähnten Reihenfolge erfolgt.
Es soll noch auf einen Vorteil hingewiesen werden, den der dargestellte Steuersignalgeber aufweist. Er kann nämlich
nicht nur für den achtpulsigen Betrieb eines elektronisch kommutierten Gleichstrommotors eingesetzt werden. Vielmehr
erlaubt er auch den vierpulsigen Betrieb bei einem Elektronikmotor, bei dem die beiden Hallgeneratoren räumlich
übereinstimmend mit den magnetischen Achsen der Ständerwicklung angeordnet sind, als auch bei Motoren, bei denen
die Hallgeneratoren um 45° gegenüber den Wicklungsachsen
versetzt ("45°-Versetzung") sind.
Abweichend von der Darstellung läßt sich eine Auswerteschaltung mit Verknüpfungsschaltung, bestehend aus einem
Widerstandsnetzwerk und mehreren Operationsverstärkern, auch bei einem Elektronikmotor mit aus sechs Einzelwicklungen
bestehender Ständerwicklung und drei Rotorstellungsgebern, die um 120° el gegeneinander versetzt sind, einsetzen.
In Figur 8 ist eine weitere Ausführungsform eines Steuersignalgebers
dargestellt. Für entsprechende Bauelemente werden hier dieselben Bezugszeichen verwendet wie in Figur
1.
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Beim Steuersignalgeber nach Figur 8 wird ein Widerstandsnetzwerk nicht benötigt. Werden hier als Rotorstellungsgeber
9, 10 Hallgeneratoren üblicher Bauart eingesetzt, so müssen diese steuerstrommäßig parallel geschaltet sein.
Weiterhin müssen sie hinsichtlich ihrer Empfindlichkeit und ihrer ohmschen Nullkomponente gleiche Werte haben. Es
muß sich also um ausgesuchte Exemplare handeln. Wie bei Figur 1 sind auch hier die beiden Anschlußklemmen des
ersten Rotorstellungsgebers 9 direkt mit den beiden Eingangen
des Operationsverstärkers 11 verbtmden. Entsprechend
sind auch die beiden Anschlußklemmen des zweiten Rotorstellungsgebers
10 direkt mit den beiden Eingängen des Operationsverstärkers 13 verbunden. Somit erhält man die Steuersignale
A und C. Zur Abgabe der zusätzlichen Steuersignale B und D ist eine Verknüpfungsschaltung 40 mit zwei weiteren
Operationsverstärkern 42 bzw. 44 vorgesehen. Die Verknüpfungsschaltung 40 für diese Operationsverstärker 42,
44 besteht vorliegend in einer direkten Leitungsverbindung zu einer der Anschlußklemmen der beiden Rotorstellungsgeber
9 und 10. Im einzelnen ist beim Operationsverstärker 42 der N-Eingang mit der zweiten Anschlußklemme des Rotorstellungsgebers
9 (Signal a3) und der P-Eingang mit der ersten Anschlußklemme des RotorStellungsgebers 10 (Signal
a7) verbunden. Stattdessen könnte dem N-Eingang auch das Signal a5 und dem P-Eingang das Signal al zugeführt sein.
Beim Operationsverstärker 44 ist der N-Eingang mit der zweiten Anschlußklemme des Rotorstellungsgebers 10 (Signal
a5) und der P-Eingang mit der zweiten Anschlußklemme des Rotorstellungsgebers 9 (Signal a3) verbunden. Stattdessen
könnte dem N-Eingang auch das Signal al und dem P-Eingang das Signal a7 zugeführt sein» Wie sich leicht aus Figur 2
und Figur 3 herleiten läßt, ergeben die beiden genannten
Schaltverknüpfungen Steuersignale B und D entsprechend Figur 5 bzw. Figur 7.
9 Patentansprüche
8 Figuren
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Claims (10)
1. ./Steuersignalgeber für die Kommutierungseinrichtung
eines elektronisch kommutlerten Gleichstrommotors, mit
mindestens zwei Rotorstellungsgebern, insbesondere magnetfeldempfindlichen Bauelementen, die von der Stellung
des Rotors abhängige elektrische Ausgangssignale abgeben, welche bei stetiger Drehung des Rotors sich zeitlich stetig
verändern, und mit einer Auswerteschaltxang, die Steuersignale
für die Kommutierungseinrichtung aus den Ausgangssignalen der Rotorstellungsgeber ableitet, wobei die
Steuersignale die einzelnen UmschaltZeitpunkte für die
Schaltelemente der Kommutierungseinrichtung festlegen, dadurch gekennzeichnet, daß die
Auswerteschaltung auch eine Verknüpfungsschaltung (20; 40) umfaßt, der die Ausgangssignale (al, a3, a5, a7) der
Rotorstellungsgeber (9, 10) zugeführt sind und die weitere Steuersignale (B, D) für die Kommutierungseinrichtung
(7) liefert, wobei die weiteren Steuersignale (B, D) zwisehen den genannten Umschaltzeitpunkten (to, t2, t4, t6,
t8, t10) liegende weitere UmsehaltZeitpunkte (ti, t3, t5,
t7, t9) für weitere Schaltelemente der Kommutierungseinrichtung (7) festlegen (Figur 1 und 8).
2. Steuersignalgeber nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet , daß die Verknüpfungsschaltung (20; 40) Operationsverstärker (12, I4j 42, 44) enthält
(Figur 1 und 8).
3. Steuersignalgeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der eine Eingang jedes
Operationsverstärkers (12, 14;, 42, 44) mit mindestens einem der RotorStellungsgeber (9, 10) und der andere Eingang
dieses Operationsverstärkers (12, I4j 42, 44) mit
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mindestens einem anderen der Rotorstellungsgeber (9, 10) elektrisch leitend verbunden ist (Figur 1 und 8).
4. Steuersignalgeber nach Anspruch 3» dadurch
gekennzeichnet, daß der eine Eingang jedes
Operationsverstärkers (42, 44) mit nur einem Rotorstellungsgeber (9, 10) und der andere Eingang mit nur einem
anderen RotorStellungsgeber (9» 10) direkt verbunden ist
(Figur 8).
10
10
5. Steuersignalgebar nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Eingänge der Operationsverstärker
(12, 14) über ein Widerstandsnetzwerk (15) mit den RotorStellungsgebern (9, 10) verbunden sind
(Figur 1).
6. Steuersignalgeber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der eine Eingang des
Operationsverstärkers (z.B. 12) mit dem Mittelanschluß
(31) einer aus zwei gleich bemessenen ohmschen Widerständen (21, 22) bestehenden Reihenschaltung, die zwischen
der ersten Anschlußklemme des ersten Rotorstellungsgebers (9) und der ersten Anschlußklemme des zweiten Rotorstellungsgebers
(1O) liegt, und daß der andere Eingang dieses Operationsverstärkers (z.B. 12) mit dem Mittelanschluß
(33) einer aus zwei weiteren, ebenfalls gleich bemessenen ohmschen Widerständen (23, 24) bestehenden Reihenschaltung,
die zwischen der zweiten Anschlußklemme des ersten Rotorstellungsgebers (9) und der zweiten Anschlußklemme des
zweiten Rotorstellungsgebers (1O) liegt, verbunden ist (Figur 1).
7. Steuersignalgeber nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Operationsverstärker (12, 14; 42, 44) als Komparatoren
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oder Hystereseschalter beschaltet sind.
8, Steuersignalgeber nach einem der Ansprüche 2 bis 7,
mit η Hallgeneratoren als RotorStellungsgeber, die um 180°/n el gegeneinander versetzt angeordnet sind, und mit
einem Gleichstrommotor, der eine Ständerwicklung besitzt, die für 4 n-pulsigen Betrieb geeignet ist, wobei η eine
ganze Zahl größer 1 ist, dadurch gekennzeichnet , daß zur Erzeugung eines 4 n-pulsigen
Betriebs des Gleichstrommotors (1) eine Verknüpfungsschaltung (20, 40) mit η Operationsverstärkern (12, 14; 42,
44) vorgesehen ist, wobei die weiteren Umschaltzeitpunkte (ti, t3, t5, t7) aus den Schnittpunkten der Ausgangssignale
(al, a3, a5, a7) der Rotorstellungsgeber (9, 10) abgeleitet sind (Figur 1 und 8).
9. Steuersignalgeber nach Anspruch 8 mit η = 2 Rotorstellungsgebern
für einen Gleichstrommotor, der eine Ständerwicklung mit 8 Einzelwicklungen besitzt, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von vier Steuersignalen (A bis D) für einen 8-pulsigen Betrieb zum
einen zwei Operationsverstärker (11, 13), deren beide Eingänge mit den beiden Anschlußklemmen jeweils eines der
beiden Rotorstellungsgeber (9, 10) direkt verbunden sind, und zum anderen zwei weitere Operationsverstärker (12,
14; 42, 44), deren Eingänge jeweils mit Anschlußklemmen von beiden RotorStellungsgebern (9, 10) verbunden sind,
vorgesehen sind (Figur 1 und 8).
10. Steuersignalgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch ge kennze lehnet, daß die weiteren
Steuersignale (B, D) den weiteren Schaltelementen zugeführt sind, die jeweils mit einer weiteren Einzelwicklung
(3', 4', 5', 6') in Reihe geschaltet sind (Figur 1).
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2900541A DE2900541B2 (de) | 1979-01-08 | 1979-01-08 | Steuersignalgeber für die Kommutierungseinrichtung eines elektronisch kommutierten Gleichstrommotors |
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