DE2900547C2 - Steuersignalgeber für die Kommutierungseinrichtung eines kollektorlosen Elektronikmotors - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Steuersignalgeber für die Kommutierungseinrichtung eines koUektorlosen Elektromotors, mit zwei Hallgeneratoren, die um

μ 90° eL und magnetisch gegeneinander versetzt angeordnet sind und von der Stellung des Rotors abhängige Hallsignale abgeben, und mit einer Auswerteschaltung, die aus den Hallsignalen der Hallgeneratoren Steuersignale für die Schaltelemente der Kommutierungsein- richtung ableitet und die eine Verknüpfungsschaltung und eine nachgeschaltete Logikschaltung umfaßt, wobei die Verknüpfungsschaltung zwei digitale Ansteuersignale liefert und wobei die Logikschalüing als »1 aus 4«-LogikschaItung aufgebaut ist, der die beiden Ansteiiersignale zugeführt sind und die an ihrem Ausgang je ein Steuersignal für die Schaltelemente der Kommutierungseinrichtung abgibt

Ein 'derartiger Steuersignalgeber ist aus der DE-AS 24 03 432 bekannt Dieser Steuersignalgeber wertet — wie aus den zugehörigen Fig. 1 und 2 ersichtlich ist — die Nulidurchgänge der Hallsignale der Hallgeneratoren aus und liefert digitale Ansteuersignale an den Ausgängen von zwei Komparatoren, die eingangsseitig jeweils mit den beiden Anschlüssen eines Hallgenera tors verbunden sind Hierbei ist es zwingend erforder lich, daß die beiden Hallgeneratoren um 45° gegen die Einzelwicklungen der Ständerwicldung e angeordnet sind. Der bekannte Steuersignalgeber weist eine Verknüpfungsschaltung auf, die dazu dient, zu

« jeweils einer zwischen zwei Extrema der sinusförmigen Hallsignale liegenden Halbwelle einen konstanten Gleichspannungspegel zeitlich alternierend zu addieren beziehungsweise von der nächsten HalbweDe zu subtrahieren. Damit werden Wirkungsgradprobleme

so bei extrem hochtourigen kollektorlosen Gleichstrommotoren verringert

Ein ähnlicher Steuersignalgeber für einen Elektronikmotor ist auch aus der »Siemens-Zeitschrift« April 1971, Seiten 206 bis 208, insbesondere Bild 2 und 5, bekannt Die Ständerwicklung weist hier ebenfalls vier Einzelwicklungen auf. Auch hier werden zwei um 90" räumlich gegeneinander versetzte Hallgeneratoren verwendet Diese sind im halben Winkel zwischen den Einzerwicklungen der Ständerwicklung angeordnet, so daß auch

«o hier die sogenannte »45°-Versetzung« vorliegt Die Steuersignale für die Kommutieningseinrichtung werden mittels einer Auswerteschaltung nicht aus den Schnittpunkten, sondern aus den Nulldurchgingen der vom Läuferfluß erregten Hallsignale abgeleitet Dabei

kommt ebenfalls eine digitale Ansteuerung des Elektronikmotors zustande. Es werden nur H- und L-Signale verwendet so daß eine jede Einzehnckhmg jeweils abgeschaltet wird, wenn die nächste Euizcrwicklung

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zugeschaltet wird,

Dies« Steuersignalgeber eignen sich mir for die digitale Ansteuerung van kollektorlosen EJeköOnikmotoren, bei denen die Hallgeneratoren im halben Winkel zwischen den Einzelwicklungen der StänderwickJung angeordnet sind und mithin die erwähnte »45^q -Versetzung« aufweisen.

Daneben gibt es jedoch eine andere Gruppe von koüektorliosen Elektronlkmotoren, bei der die Kotorstelhingsgeber in axialer; Verlängerung der Enzelwick- lungen angeordnet sind. Ein hierfür geeigneter Steuersignalgeber ist aus den »VDE-Fachberichten«, Heft 25, 1968, Seiten 147 bis 151, insbesondere Bild 7, bekannt Dieser Steuersignalgeber wird bei einem Elektronikmotor eingesetzt, dessen; Ständerwicklung aus vier Einzelwicklungen besteht, die paarweise in Wickelkammern eines Wickelkörpeirs Segen und im rechten Winkel zueinander angeordnet sind. Die Ständerwicklung umschließt dabei einen zweipoligen Läufermagneten. Als Rotorstellungsgeber zur Lagemeldung des Läufermagneten sind zwei magnetfeldempfmdliche Bauelemente vorgesehen, und zwar zwei Hallgenentoren, die ortsfest um 90° räumlich gegeneinander versetzt angeordnet sind. Jeder Hallgenerator ist dabei unter einem Einzelwicklungspsiar angeordnet Es handelt sich damit um die sogenannte »0° -Versetzung«. Durch das Magnetfeld des umlaufenden Läufers weiden beide Hallgeneratoren so angesteuert, daß sich die beiden Hallsignale des einen !sinusförmig, die des anderen cosinusförmig mit den» Drehwinkel ändern. Eine Auswerteschaltung (Fig. !9) leitet aus den vier Haltsignalen der beiden Hallgeneratoren Steuer- oder Umschaltsignale für die Kommutierungseinrichtung ab. Die Ableitung wird dabei aus den Schnittpunkten der Haltsignale vorgenommein. Die Kommutierungseinrichtting ist mit vier Leistungstransistoren als Schaltelementen bestückt die in Reihe zu den Einzelwicklungen liegen. Jedem Leistungsitransistor ist ein Yortransistor vorgeschaltet Weil alle Emitterströme der Vortransistoren einen gemeinsamen Vorwiderstand durdiflieBen, wirkt die Steuerung durch die beiden Hallgencratoren so, daß nur derjenige Leistungstransistor Strom übernimmt, dessen zugehöriger Vortransbtor das der Größe nach höchste Hallsignal erhält Ober die Vortransistoren werden die Leistungstransistoren und fiber diese wiederum werden die Ströme in den Einzelwicklungen gesteuert Es handelt sich dabei nicht um eine digitale, sondern um eine analoge Ansteuerung, wobei in Übergangsstellungen durchaus zwei lEänzelwickhingen gleichzeitig Strom führen können. so

Ferner ist aus der »Siemens-Zeitschrift«, 45. Jahrgang, 1971, Heft 4, Seiten 259 bis 260 ein Winkelcodierer mit Hallgeneratorabtastung bekannt, durch den dighaUbsohite Winkelwerte von drehbaren Elementen im 8421-BCD-Code erfaßbar sind. Hierbei sind aiuf einer ss WeDe des Winkelcodierer ein bzw. zwei Codeacheiben angeordnet, die bis zu direi Magnetbahnen aus jeweils einem Muster unterschiedlich nugnetisierter Elereichc aufweisen, die durch mit Hallgeneratoren bestückte feststehende Abtastscheil>en abgetastet werden. βο

Die vorliegende Erfindung geht aus von der Kenntnis, daß bei einem Elektronikmotor, insbesondere bei einem nicht geregelten Elektronikmotor, eine digitiile Ansteuerung billiger sein kiinn als eine analoge Ansteuerung. Die Preisfrage spielt eine erhebliche Rolle bei es Serienprodukten, insbesondere bei Kleingeraten, wie zum Beispiel Lüftern.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde,

einen Steuersignalgeber der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß auch ein kollektorloser Elektronikmotor, der mit zwei axial zu den Einzelwicklungen angeordneten Hallgeneratoren in »0°-Versetzung« ausgerastet ist, digital angesteuert werden kann,

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beidenHallgeneratoren axial zu den Einzelwicklungen des Elektronikmotors angeordnet sind und daß die Schaltzeitpunkte der von der Verknüpfungsschaltung gelieferten Ansteuersignale um die Hälfte des Zeitabstandes zwischen zwei aufeinander folgenden Nulldurchgängen der Hallsignale verschoben sind.

Hierbei wird mit Hilfe der digitalen Verknüpfungsschaltung auf elektrischem Wege eine 45° -Versetzung erzielt Eine räumliche Versetzung der Hallgeneratoren ist damit überflüssig. Mit anderen Worten: Der bekannte Elektronikmotor kann, ohne daß konstruktive Änderungen vorgenommen werden, mit Hilfe des erfindungsgemäßen Steuersignalgebers nunmehr auch digital atigesteuert werden. Dadurch ergibt sich gegenüber der Verwendung herkömmlicher analoger Bauelemente ein PreisvorteiL Infolge der digitalen Ansteuerung ergeben sich geringere Schaltverluste in der Kommutierungseinrichtung.

Eine bevorzugte Ausbildung des Steuersignalgebers zeichnet sich dadurch aus, daß die beiden Hallgeneratoren hinsichtlich ihres Steuerstroms miteinander in Reihe geschaltet sind, und daß die Verknüpfungsschaltung zwei Komparatoren enthält, die eingangsseitig über ein Widerstandsnetzwerk mit den Hallspannungsklemmen der Hallgeneratoren verbunden sind. Diese Ausbildung kommt mit verhältnismäßig wenigen und preiswerten Bauteilen aus. Prinzipiell kann auch — abweichend hiervon — eine steuerstrommäßige Parallelschaltung der Hallgeneratoren vorgesehen sein. Eine solche Parallelschaltung würde allerdings den doppelten Steuerstrom erfordern, was zu einer zusätzlichen Belastung der Steuerstromquelle führen würde.

Es ist besonders zweckmäßig, die Verknüpfungsschaltung mit Hilfe von Operationsverstärkern aufzubauen, weil sich dadurch ein besonders kostengünstiger Aufbau ergibt Die Operationsverstärker können dabei entweder als unbeschaltete Verstärker ausgebildet oder als Hystereseschalter beschaltet sein.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gegeben, daß jede Hallspannungsklemme des einen Hallgenerators über zwei in Reihe geschaltete ohmsche Widerstände mit jeder Hallspannungsklemme des anderen Hallgenerators verbunden ist, und daß die Komparatoren mit ihren Eingängen jeweils an einen Mittelanschluß einer der Widerstandsreihenschaltungen angeschlossen sind. Durch entsprechende Wahl der Widerstandswerte läßt sich bei dieser Ausführungsform die ..fforderliche Signalanpassung erzielen. Für Serienprodukte ist diese Ausführungsform bevorzugt einsetzbar, weil beim Herstellungsvorgang auf die genaue Bemessung der einzelnen Bauelemente kein besonders großer Wert gelegt zu werden braucht, vielmehr durch Abgleicharbeiten eine genaue Signaleinstellung erzielt werden kann.

Eine weitere Ausführungsform, die sich durch einen einfachen Aufbau mit wenigen Widerständen auszeichnet, ist dadurch gegeben, daß eine Hallspannungsklemme des einen Hallgenerators mit einer Hallspannungsklemme des anderen Hallgenerators über zwei in Reihe geschaltete ohmsche Widerstände verbunden ist, und daß die Komparatoren jeweils mit dem einen Eingang an einen MittelanschluB einer der beiden Widerstands-

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feihenschalturigen und jeweils mit dem anderen Eingang an den gemeinsamen Steuersiromanschluß der Hallgeneratoren angeschlossen sind. Ein Abgleichen ist bei dieser Ausführungsform allerdings etwas schwieriger durchzuführen als bei der soeben genannten Ausführungsform. Die Praxis hat auch gezeigt, daß bei dieser Ausführungsform spezielle Hallgeneratoren verwendet wurden müssen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand von 15 Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steuersignalgebers für einen elektronisch kommutierten Gleichstrommotor,

F i g. 2 eine steuerstrommäßige Parallelschaltung der dabei verwendeten Hallgeneratoren,

F i σ 1 pinf* stPiiPrstrnmmilRiap Rpihpncrhaltiino rfpr -o - ... _σ_ ....... _o

dabei verwendeten Hallgeneratoren,

Fig.4 eine zweite AusfOhrungsform eines erfindungsgemäßen Steuersignalgebers für einen elektronisch kommutierten Gleichstrommotor,

F i g. 5 und 6 den zeitlichen Verlauf der Ausgangssignale der in F i g. 1 und 4 gezeigten Hallgeneratoren,

F i g. 7 den zeitlichen Verlauf von Spannungen, die durch Verknüpfung aus den Ausgangssignalen der Hallgeneratoren gewonnen sind,

F i g. 8 und 9 den zeitlichen Verlauf der von den Steuersignalgebern nach F i g. 1 oder 4 gelieferten Ansteuersignale,

F i g. 10 bis 13 den zeitlichen Verlauf der Wicklungsströme des Elektronikmotors,

Fig. 14 einen elektronisch kommutierten Gleichstrommotor mit einem Steuersignalgeber, bestehend aus zwei Hallgeneratoren und einer Auswerteschaltung mit Verknüpfungs- und Logikschaltung und

Fig. 15 einen elektronisch kommutierten Gleichstrommotor mit mehrpoligem Läufer.

Der Steuersignalgeber nach F i g. 1 umfaßt zwei Hallgeneratoren Hi und HZ, die mit einer Verknüpfungsschaltung Z zusammenarbeiten. Diese Verknüpfungsschaltung Z liefert zwei digitale Ansteuersignale A und B an eine (in Fig. 14 beispielsweise gezeigte) Logikschaltung L Verknüpfungsschaltung Zund Logikschaltung L sind Bestandteil einer Auswerteschaltung, die ihrerseits Steuersignale für die Schaltelemente einer Kommutierungseinrichtung eines kollektorlosen Elektronikmotors abgibt

Nach F i g. 1 sind die beiden Hallspannungsklemmen der beiden Hallgeneratoren H1 und Hl mit 1,3 bzw. 5, 7 bezeichnet Die Steuerstromanschlüsse tragen die Bezugsziffern 2, 4 bzw. 4, 6. Wie ersichtlich, sind die Steuerstromanschlüsse 4 direkt miteinander verbunden (steuerstrommäßige Reihenschaltung). Weiterhin sind die beiden Hallspannungsklemmen 1, 3 des einen Hallgenerators H\ mit den beiden Hallspannungsklemmen 5, 7 des anderen Hallgenerators HI über ein Widerstandsnetzwerk verbunden. Dieses Widerstandsnetzwerk umfaßt acht ohmsche Widerstände R1, die alle zumindest annähernd gleichen Widerstandswert aufweisen. Im einzelnen ist ersichtlich, daß die Hallspannungsklemme 1 über zwei in Reihe geschaltete Widerstände RI r ^;t der Hallspannungsklemme 7 und ebenfalls über zwei miteinander in Reihe geschaltete Widerstände ni mit der Kaiispannungskiemme 5 verbunden ist Entsprechend ist auch die Hallspannungsklemme 3 über zwei miteinander in Reihe geschaltete Widerstände R t mit der Haiispannungsklemme 5 und ebenso aber zwei miteinander in Reihe geschaltete Widerstände R i mit der Haiispannungsklemme 7 verbunden. Die Mittelanschlüsse dieser vier Wider-

s Standsreihenschaltungen sind entsprechend den miteinander verbundenen Hallspannungsklemmen bezeichnet, also mit 15,17,35 und 37. Vier Widerstände R i sind als einstellbar eingezeichnet An diesen Widerständen R i können die Toleranzen der anderen Widerstände R i

ίο ausgeglichen werden.

Die Verknüpfungsschaltung Z enthalt weiterhin zwei Komparatoren Ci und CZ Es handelt sich dabei insbesondere um Operationsverstärker, die entweder unbeschaltet oder als Hystereseschalter beschaltet sind.

is Der P-Eingang des !Comparators Cl ist mit dem Mittelanschluß 17 und der N-Eingang mit dem Mittelanschluß 35 verbunden. Der Komparator C1 gibt an seinem Ausgang das digitale Ansteuersignal A ab. Der P-Elz^£n⁰ des Κ.Ο!Η**£γηΙογε Mittelanschluß 37 und sein N-Eingang mit dem Mittelanschluß 15 verbunden. Der Komparator C2 gibt an seinem Ausgang das digitale Ansteuersignal B ab.

Bei dem Steuersignalgeber nach F i g. I können die Hallgeneratoren Hi und H2 sowohl in einer steuer strommäßigen Parallelschaltung als auch in einer steuerstrommäßigen Reihenschaltung angeordnet sein.

Ausffihningsbeispiele hierfür sind in den F i g. 2 bzw. 3

gezeig'

Nach F i g. 2 ist an die Steuerstromanschlüsse 2 und 6

der beiden Hallgeneratoren Hi bzw. H 2 jeweils mit einem Ende ein Vorwiderstand .'2 bzw. r6 angeschlossen. Diese Vorwiderstände r2 ynd rS sind mit ihrem anderen Ende gemeinsam an eine negative Eingangsklemme e2 gelegt Der gemeinsame Steuerstroman- Schluß 4 ist mit einem Ende an einen gemeinsamen Vorwiderstand r4 angeschlossen. Das andere Ende dieses Vorwiderstandes r4 liegt an einer positiven Eingangsklemme el. An die Eingangsklemmen el, e2 kann z. B. eine Spannung von 10 V gelegt sein, und die

Vorwiderstände rX r4 und r6 können beispielsweise

jeweils etwa 100 Ohm betragen. Die genauen Werte hängen vom Typ der verwendeten Hallgeneratoren H1, H 2 ab.

Nach F i g. 3 ist der Steuerstromanschluß 2 über einen

Vorwiderstand rT an eine positive Eingangsklemme e i angeschlossea Entsprechend ist der SteuerstromanschluB 6 Ober einen weiteren Vorwiderstand r%' an eine negative Emgangskkmme e2 angeschlossen. Zwischen den beiden Eingangsklemmen e 1, e 2 kann z. B. eine Spannung von 16 V liegen. Die beiden Vorwiderstände rH und rV sind bevorzugt gleich bemessen; ihr Widerstandswert kann z. B. jeweils 620 Ohm betragen. Unter Umständen kann auch einer der beiden Vorwiderstinde r ? und r V fehlen.

In Fig.4 ist eine andere Ausführungsform eines Steuersignalgebers dargestellt Diese kommt mit einem Widerstandsnetzwerk mit nur vier ohmschen Widerständen A4 ans, die aDe zumindest annähernd gleich bemessen sind. Es handelt sich dabei um zwei

so Widerstimdsreihenschahmigen ans je zwei ohmschen Widerständen R 4. Jewefls einer der Widerstände R 4 in einer Reibenschaltung ist einstellbar eingezeichnet. Die eine Reihenschaltung Eegt zwischen den HaOspan-' nungsktemmen 1 und 7, und die andere Widerstandsret henschahung fiegt zwischen den Hallspannungsklem men 1 und 5. Ais Haügeneratoren Hi, H2 sollten bier solche verwendet werden, deren Steuerstrom-Widerstand bei magnetischer Beaufschlagung sich nur wenig

ändert. Dann ergeben sich auch nur geringe Poteniialänderungen am Steuerstromanschluß 4.

Hier sind ebenfalls zwei Komparatoren C3 und C 4 vorgesehen. Der P-Eingang des ersten !Comparators C3 ist an den Mittelanschluß 17 der einen Widerstandsreihenschaltung und der N-Eingang an den gemeinsamen Steuerstromanschluß 4 angeschlossen. Der P-Eingang d«:, Komparator C 4 liegt ebenfalls am gemeinsamen Steuerstromanschluß 4; sein N-Eingang ist an den Mittelanschluß 17 der anderen Widerstandsreihenschaltung angeschlossen. Die beiden Komparaloren C3 und C 4 geben an ihren Ausgängen die Ansteuersignale A bzw. ßab.

Die Komparatoren Cl. C2 sowie C3. CA nach F i g. I bzw. 4 sind so aufgebaut, daß sie einem Wechsel von L- nach Η-Signal, oder umgekehrt, bewirken, sobald die Spannung zwischen P- und N-Eingang die Polarität wechselt.

Fig. 5 bis 7 sind in einem Diagramm gezeichnet, wobei Bezugspunkt das Potential des Steuersiroman-Schlusses 4 ist.

In Fig. 5 sind die Hallsignale a\ und a 3 an den Hallspannungsklemmen I bzw. 3 des ersten Hallgenerators H1, jeweils bezogen auf das Potential des Steuerstromanschlusses 4, dargestellt. Die Hallsignale dl und a 3 liegen in Gegenphase; sie haben einen sinusförmigen Verlauf.

In Fig.6 sind entsprechend die Hallsignale a 5 und .1 7 der Hallspannungsklemmen 5 bzw. 7 des zweiten Hallgenerators H 2 aufgezeichnet. Auch diese Hallsignale u5, a7 liegen in Gegenphase; sie haben einen cosinusförmigen Verlauf. Zwei aufeinanderfolgende Nulldurchgänge sind mit /1 und / 2 (F i g. 5) bezeichnet.

Fig. 7 zeigt den zeitlichen Verlauf der auf das Potential des Steuerstromanschlusses 4 bezogenen Spannungen a 15, a 17. a 35 und a 37 an den Mitlelanschlüssen 15,17,35 bzw. 37 der Widerstandsreihenschaltungen nach F i g. I und 4. Man erkennt, daß bei diesen Spannungen a 15. a 17. a 35 und a 37. die ebenfalls einen sinusförmigen Zeitverlauf aufweisen, die Nulldurchgänge gegenüber denen der Hallsignale a 1. a 3. a 5 und a 7 um ±0.5 · fl 2- I Π. das entSDricht ±45" el. verschoben sind. Die Anstiegs- und Abfallflanken der Ansteuersignale A und B werden, und das ist besonders wichtig, von diesen Nulldurchgängen verursacht.

Das wird aus den Fig. 8 und 9 deutlich, wo der Verlauf der Ansteuersignale A bzw. B in Abhängigkeit von der Zeit ι dargestellt ist. Es handelt sich jeweils um 180° el-Signalblöcke. Das Ansteuersignal A ist H-Signal. solange die Spannung a 17 positiver als die Spannung a 35 ist. und es ist L-Signal. solange die Spannung a 17 negativer als die Spannung a 35 ist. Entsprechendes gilt bezüglich der Spannungen a 15 und a 37 für das Ansteuersignal B. Dieses ist gegenüber dem Ansteuersignal A um 90° el nach rechts verschoben.

Eine (in Fig. 14 beispielsweise dargestellte) Logikschaltung L erzeugt aus den Ansteuersignalen A und B Steuersignale für die Schaltelemente der Kommutieningseinrichtung. und zwar derart, daß sich die in den Fig. 10 bis 13 eingezeichneten Wicklungsströme /1 bis /4 ergeben. Es ist ersichtlich, daß jede Einzelwicklung nacheinander nur für 90° el Strom führt Die Einschalt- und Ausschaltzeitpunkte ergeben sich dabei durch die Anstiegs- und Abfallflanken der Ansteuersignale A und B. Beispielsweise zeigt nach Fig. 10 der Wicklungsstrom / ί für die erste Einzeiwickhmg eine« Strompuis. der mit der Anstiegsflanke des Ansteuersignals A beginnt und mit der Anstiegsflanke des Ansteuersignals

flbeendet ist.

In Fig. 14 ist ein Elektronikmotor Mdargestellt, der z. B. zum Antrieb eines Lüfters oder eines anderen Kleingeräts verwendet werden kann. Er ist nicht drehzahlgeregelt. Eine Drehzahlregelung könnte /.. B. durch Veränderung der Speisespannung vorgenommen werden. Der Elektronikmotor M besitzt einen in Richtung des eingezeichneten Pfeiles umlaufenden Permanentmagnetläufer P mit einem Nordpol N und einem Südpol Ssowie eine Ständerwicklung, die aus vier F.in/elwicklungen Wl. VV2. W3 und WA besteht. Die F.inzelwicklungen Wl bis WA sind paarweise im rechten Winkel zueinander angeordnet. Sie sind mit ihrem einen Wicklungsende in Stern geschaltet und mit ihrem anderen Wicklungsende jeweils an eine Kommutierungseinrichtung K angeschlossen. Die Kommuticrungscinrichtung K ist ein elektronischer Kommutator, der elektronische Schaltelemente T\ bis TA. insbesondere Leistungstransistoren, enthält, die jeweils mit einer Kinzclwicklung Wi bis WA in Reihe geschaltet sind. Zur Stromversorgung sind die Schaltelemente 7" I bis TA gemeinsam an den Minuspol und ist der Sternpunki der Finzelwicklungen W\ bis IV4 an den Pluspol einer Spannungsquelle angeschlossen.

Zur Ansteuerung der Kommutierungseinrichtung K dient ein Steuersignalgeber, der die beiden Hallgencralorcn H\ und /7 2. eine Verknüpfungsschaltung Z. insbesondere nach F i g. I oder 4. und eine nachgeschallete Logikschaltung L umfaßt. Die beiden Hallgcneratoren H\ und H2 sind dabei um 90" magnetisch und elektrisch gegeneinander versetzt ortsfest angeordnet. Sie liegen axial zu den Einzelwicklungen Wl bzw. W2 und tasten das vom Läufer Perzeugte, der Läuterstellung entsprechende Magnetfeld ab.

Die Logikschaltung L der die beiden Ansteuersignale A und S zugeführt sind, ist als »I aus 4«-Logikschaltung aufgebaut. Im dargestellten Beispiel enthält sie diskrete Bauelemente, und zwar zwei Umkehrstufen U I und U 2 mit je einem Eingang sowie vier UND-Glieder G 1 bis C 4, die jeweiis zwei Eingänge aufweisen. Anstelle eines Aufbaus von diskreten Bauelementen kann als Logiktrhaltunp / a irh einp käufliche IC-Srhaltune verwendet wc. den. /. B. die IC-Schaltung MC 14555 B der Firma Motorola Semiconductors. Phoenix. Arizona. USA (vgl. Broschüre »Semiconductor Data Library«. Vol. 5. Series B. 1976. Seite 5-420. der Firma Motorola Semiconductors).

Nach Fig. 14 wird mit HilfejJer Umkehrstufe U 1 aus A das inverse Ansteuersignal A und aus B mit_Hilfe der Umkehrstufe Ul das inverse Ansteuersignal Sgebildet. leweils zwei der Ansteuersignale A. A und B. B werden in der dargestellten Schaltverknüpfung den UND-Gliedern C 1 bis G 4 zugeführt. Die dargestellte Schaltverknüpfung realisiert die besagte »I aus 4«-Logikschaltung L Statt dessen könnten anstelle der UND-Glieder CX bis GA auch ODER-Glieder verwendet werden: dann müßten allerdings am Ausgang der Verknüpfung^ schaltung Z die invertierten Ansteuersignale A und B abgegriffen werden.

Der Ausgang eines jeden UND-Gliedes G 1 bis G 4 ist vorliegend über einen nicht bezeichneten Ankoppelungswiderstand mit der Basis eines der als Transistor ausgeführten Schaltelemente 7"1 bis TA verbunden. Bei großen Wicklungsströmen /I bis /4 können zwischen den Basisanschiüssen der als Transistoren ausgeführten Schattelemente Ti bis TA und den vier Logikausgängen der Logikschaltung L Treibertransistoren oder andere Verstärker eingebaut werden. Als Schaltelemente Ti

bis Γ 4 können auch Darlingtontransistoren verwendet werden.

Aus Fig. 15 ist ersichtlich.daß der Steuersignalgeber auch in Verbindung mit einem Läufer mit höherer Polpaarzahl ρ als I eingesetzt werden kann. Gleiche Bauelemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen wie in Fig. 14. Der Permanentmagnetläufer P besitzt vorliegend ρ = 4 Polpaare. N, S. Jede Einzelwicklung V/ Ibis W4 besteht aus einer Reihenschaltung von vier Teil wicklungen, die durch den Zusatz a, b, c und d gekennzeichnet und die jeweils um 360°Ip = 90° räumlich gegeneinander versetzt angeordnet sind. Der Hallgenerator //1 ist axial /ur Teilwicklung W\a angeordnet. Der Hallgenerator H 2 dagegen ist hier —

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lediglich aus Gründen der günstigeren Raumaufteilung - nicht direkt daneben axial zu der Teilwicklung W 2a. sondern bei der Teilwicklung W2c angeordnet: er könnte aber auch axial zu den Teilwicklungen W2a, W2b oder W2d liegen. Die Signalanschlüsse der Hallgcneratoren H\, H 2 sind zu der Verknüpfungsschaltung Z geführt. Dieser ist wiederum eine Logikschaltung L nachgeschaltet, die ihrerseits die Kommutierungseinrichtung K digital steuert.

Wie ersichtlich, wird z. B. die Reihenschaltung der Teilwicklungen W\a. W\b, W\c, Wirf vom Wicklungsstrom / i durchflossen. Die Funktion des gezeigten .Steuersignalgebers entspricht derjenigen des Steuersignalgebers von F i g. 14.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1. 29 OO 547

   Patentansprüche;

   l_f Steuersignalgeber für die Kommutierungseinrichtung eines kollektorlosen Elektronikmotors, mit zwei Hallgeneratoren, die um 90" elektrisch und magnetisch gegeneinander versetzt angeordnet sind und vcn der Stellung des Rotors abhängige Hallsignale abgeben, und mit einer Auswerteschaltung, die aus den Hallsignalen der Hallgeneratoren Steuersignale für die Schaltelemente der Kommutierungseinrichtung ableitet und die eine Verknüpfungsschaltung und eine nachgeschaltete Logikschaltung umfaßt, wobei die Verknüpfungsschaltung zwei digitale Ansteuersignale liefert und wobei die Logikschaltung als »1 aus 4«-Logikschaltung aufgebaut ist, der die beiden Ansteuersignale zugeführt sind und die an ihrem Ausgang je ein Steuersignal für die Schaltelemente der Kommutierungseinrichtung abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kgflgeneratoren (HX, H 2) axial zu den Einzelwicklungen (W\, W2) des Elektronikmotors (M) angeordnet sind und daß die Schaltzeitpunkte der von der Verknüpfungsschaltung (Z) gelieferten Ansteuersignale (A, B) um die Hälfte des Zeitabstandes (t2—tX) zwischen zwei aufeinander folgenden Nulldurchgängen der Hallsigaale (a 1, a 3, a 5, a 7) verschoben sind (F i g. 1,4,14 und 15).
2. 2. Steuersignalgeber nach A1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hallgeneratoren (HX, H2) hinsichtlich ihres Steuerstroms miteinander in Reihe geschaltet s^id und daß die Verknüpfungsschaltung (Z) zwei Komparatoren (CL C2; C3, C 4) enthält, die eingangsseitig übe<- ein Widerstandsnetzwerk (Ri; R4) mit den HaUspsnnun-^sklemmen (1,3,5,7) der Hallgeneratoren (Hi, H2) verbunden sind (Fig. 1 und 4).
3. 3. Steuersignalgeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Komparator (Ci, C2; C3, C4) Operationsverstärker vorgesehen sind, die entweder als offene Verstärker ausgebildet oder als Hystereseschalter beschaltet sind (F ig. 1 und 4).
4. 4. Steuersignalgeber nach Anspruch 2 oder J, dadurch gekennzeichnet, daß jede Hallspannungsklemme (1, 3) des einen Hallgenerators (Hi) Ober zwei in Reihe geschaltete ohmsche Widerstände (Ri) mit jeder Hallspannungsklemme (5, 7) des anderen Hallgenerators (H 2) verbunden ist und daß die Komparatoren (Ci, C2) mit ihren Eingängen jeweils an einen Mittelanschluß (15,17,35,37) einer der Widerstandsreihenschaltungen (R X) angeschlossen sind (F ig. 1).
5. 5. Steuersignalgeber nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hallspannungsklemme (1) des einen Hallgenerators (H 1) mit einer Hallspannungsklemme (7) des anderen Hallgenerators (H 2) Ober zwei in Reihe geschaltete ohmsche Widerstände (R 4) verbunden ist und daß die Komparatoren (CX CA) jeweils mit dem einen Eingang an einen Mittelanschluß (15,17) einer der beiden Widerstandsreihenschaltungen (R 4) und jeweils mit dem anderen Eingang an den gemeinsamen Steuerstromanschluß (4) der Hallgeneratoren (H i, Hl) angeschlossen sind (F i g. 4).
6. 6. Steuersignalgeber nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Widerstände (R 1; R 4) des Widerstandsnetzwerkes alle zumindest annähernd gleich bemessen sind (Fig,1und4),

   7, Steuersignalgeber nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einzelne Widerstände (HP, R4) des Widerstandsnetzwerkes einstellbar sind (Fi g, 1 und 4),

   8, Steuersignalgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikschaltung (L) zwei Umkehrstufen (Ui, i/2) und vier UND-Glieder (QX bis G 4) umfaßt (F ig. V%

   9, Steuersignalgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Logflcscbaltung (L) eine handelsübliche IC-Schaltung ist