DE3044027C2

DE3044027C2 - Stromregler für einen Gleichstrommotor

Info

Publication number: DE3044027C2
Application number: DE19803044027
Authority: DE
Inventors: Rolf Dr Ing Mueller
Original assignee: Papst Licensing GmbH and Co KG; Papst Motoren GmbH and Co KG
Current assignee: Papst Licensing GmbH and Co KG
Priority date: 1979-11-30
Filing date: 1980-11-22
Publication date: 1994-09-29
Anticipated expiration: 2000-11-23
Also published as: DE3044027A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Stromregler für einen Gleichstrommotor, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiger Stromregler ist bekannt aus der US 3 694 720. Diese zeigt einen Stromregler, der eine positive Rückführung mit einer Kondensatoranordnung und einem dieser zugeordneten Ladewiderstand hat. Nachteilig bei einem solchen Stromregler ist, daß bei niedrigen Drehzahlen des Motors der Strom um ca. 30% ansteigt, wodurch der Stromgrenzwert des Leistungsteils überschritten werden kann, d. h. es können zu hohe Spitzenwerte des Motorstroms auftreten.

Dies hat seinen Grund darin, daß bei einem solchen Stromregler Tastverhältnis und Frequenz der Einschaltimpulse stark von der Motordrehzahl und von der Belastung des Motors abhängen. Bei niedrigen Drehzahlen, und speziell in den ersten Sekunden nach dem Einschalten, können sich dadurch Schwierigkeiten für die Begrenzung des Anfahrstroms mit einem solchen bekannten Strombegrenzer ergeben, denn während der kurzen Einschaltimpulse beim Anfahren steht nicht genügend Zeit zur Verfügung, um die Kondensatoranordnung in der Rückführung umzuladen. Das hat zur Folge, daß der Stromregler den gewünschten Strmgrenzwert nicht einhält, sondern ihn beim Anfahren überschreitet. Bei niedrigen Drehzahlen, oder wenn der Rotor des Motors während längerer Zeit blockiert wird, können deshalb die Halbleiter-Schaltelemente des Motors zerstört werden.

Aus der DE 26 30 592 B2 kennt man einen Stromregler - in Form eines Zweipunktreglers - für einen kollektorlosen Gleichstrommotor. Diese Schaltung erfordert einen Strommeßwiderstand, einen Entkopplungswiderstand und eine Entkopplungsdiode für jeden Strang. Sie ist daher aufwendig.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, einen neuen Stromregler für einen Gleichstrommotor bereitzustellen, der es ermöglicht, einen gewünschten Stromgrenzwert besser einzuhalten.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen. Man kann so speziell beim Anlauf den Strom auf Werte begrenzen, die noch unterhalb der Strombegrenzung durch die Leistungstransistoren des Motors liegen, um eine thermische Überlastung beim Anlauf sicher zu vermeiden. Dadurch wird die Betriebssicherheit wesentlich erhöht. Besonders bei Lüftern ist dies von großem Wert, da bei diesen durch Fremdkörper die Drehung des Lüfterrades behindert oder blockiert werden kann, und es unerläßlich ist, daß auch in einem solchen Fall die Leistungselektronik des Motors nicht beschädigt wird.

Ein erfindungsgemäßer Stromregler hat überdies einen geringen Raumbedarf, was gerade dann besonders wichtig ist, wenn er direkt in die Nabe eines Lüfters eingebaut werden soll, wo gewöhnlich nur ein sehr kleines Volumen verfügbar ist. Besonders bevorzugte Verwendungen der Erfindung sind deshalb Gegenstände der Ansprüche 13, 14 und 15.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispiel, sowie aus den Unteransprüchen. Es zeigt

Fig. 1 ein ausführliches Schaltbild einer Schaltung zur Drehzahlregelung und Strombegrenzung eines zweipulsigen kollektorlosen Gleichstrommotors mit einem erfindungsgemäßen Stromregler,

Fig. 2 und 3 Schaubilder zur Erläuterung der Wirkungsweise von Fig. 1,

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel eines zweipulsigen Motors, wie er sich zur Verwendung bei der in Fig. 1 dargestellten Schaltung eignet, und

Fig. 5 und 6 eine Darstellung eines Gerätelüfters, bei dem eine Anordnung nach Fig. 1 in der Nabe vorgesehen ist und ein Einstellglied zur Verstellung des Drehzahl-Sollwerts außen an der Nabe zugänglich ist.

Fig. 1 zeigt die Anwendung der vorliegenden Erfindung bei einem zweipulsigen, kollektorlosen Gleichstrommotor, wie er an einem Beispiel in Fig. 4 dargestellt ist. Fig. 4 zeigt einen zweipoligen Motor, aber naturgemäß ist die vorliegende Erfindung weder darauf noch auf zweipulsige Motoren beschränkt.

Definition

Zweipulsig:
Zahl der der Statorwicklung zugeführten Stromimpulse pro Rotordrehung von 360° el., bei einem zweipulsigen Motor also zwei Stromimpulse.
Einsträngig:
Der Motor hat nur eine einzige Wicklung. Ein solcher Motor könnte auch als einphasig bezeichnet werden.
Zweipolig:
Der Rotor hat zwei Pole.

Der in Fig. 4 dargestellte Motor 60 ist ein zweipoliger, zweipulsiger, einsträngiger Außenläufermotor. Sein Außenrotor 61 ist radial magnetisiert, wobei die beiden Pole durch N und S angedeutet sind.

Diese Magnetisierung ist trapezförmig mit engen Lücken 64 und 65 (ca. 5 bis 10° el.) zwischen den Polen. Die trapezförmige Magnetisierung ergibt eine praktisch konstante Induktion über jeweils 170 . . . 175° el., und daran anschließend einen monotonen Abfall der Magnetisierung.

Der Rotor 61 hat ein Umfangsteil 62, z. B. einen tiefgezogenen Topf aus Stahl, dessen nicht dargestellter Boden mit der nicht dargestellten Welle des Rotors verbunden ist. In diesem Topf 62 ist der eigentliche Rotormagnet 63 befestigt. Auf dem Topf 62 sind Lüfterflügel 67 des Lüfters aufgeschweißt, der vom Motor 60 angetrieben wird. es ist nur ein einziger Flügel 67 dargestellt.

In Fig. 4 sind die Stellen mit praktisch konstanter Induktion für den Nordpol durch Schraffierung und für den Südpol mit grauer Farbe schematisch angedeutet. Die Drehrichtung ist mit 66 bezeichnet. Der Stator 68 hat zwei ausgeprägte Pole: einen oberen Pol 69 und einen unteren Pol 70, welche zwischen sich Nuten 73 und 74 einschließen, in denen die Wicklung 75 angeordnet ist, deren Anschlüsse mit 78 und 79 bezeichnet sind. Ein Rotorstellungssensor 82 ist an der Öffnung der Nut 74 angeordnet. Der Sensor 82 ist ein galvanomagnetischer Sensor, z. B. ein Hall-IC; er gibt etwa rechteckförmige Signale 15 (Fig. 1A) mit einem Tastverhältnis von m = 50% ab, d. h. die Impulslänge ist etwa gleich der Pausenlänge.

Der Luftspalt 83 über dem Statorpol 69, und der mit ihm in der Form übereinstimmende Luftspalt 84 über dem Pol 70, sind so ausgebildet, wie das die US 4 030 005 zeigt. Z. B. nimmt ausgehend von der Nut 73 der Luftspalt 83 in Drehrichtung bis zu einem Maximum 80 zu, und nimmt von da an monoton bis zu einem Minimum d₁ wieder ab. So erzeugt man das gewünschte Reluktanzmoment. Naturgemäß kann ein erfindungsgemäßer Motor in gleicher Weise auch als Innenläufermotor aufgebaut werden. Die Luftspaltform hängt von der Form des gewünschten Reluktanzmoments und der Art der Magnetisierung des Rotors 61 ab. Die Pollücken 64 und 65 können mit Vorteil geschrägt sein.

In der Wicklung 75 fließt im Betrieb abwechselnd ein Gleichstromimpuls vom Anschluß 78 zum Anschluß 79, und dann ein Gleichstromimpuls vom Anschluß 79 zum Anschluß 78. Zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen liegt jeweils eine Strompause.

Wie Fig. 1B zeigt, ist die Motorwicklung 75 Teil einer Vollbrückenschaltung 90, welche zwei pnp-Leistungstransistoren 91, 92 und zwei npn-Leistungstransistoren 93, 94 aufweist. Die Emitter der Transistoren 91 und 92 sind an eine positive Leitung 20 angeschlossen. Die Kollektoren der Transistoren 91 und 93 sind miteinander und mit dem Wicklungsanschluß 78 verbunden. Ebenso sind die Kollektoren der Transistoren 92 und 94 miteinander und mit dem Wicklungsanschluß 79 verbunden. Vier Freilaufdioden 95 bis 98 sind zu den Leistungstransistoren 91 bis 94 parallel geschaltet und schützen diese vor zu hohen Spannungsspitzen bei den Schaltvorgängen. die Basen der Transistoren 91 und 92 sind über je einen Widerstand 101, 102 mit der positiven Leitung 26 verbunden, die Basen der Transistoren 93 und 94 über je einen Widerstand 103, 104 mit der negativen Leitung 20. Die Transistoren 91 bis 94 sind bei niedrigen Betriebsspannungen einfache Transistoren, bei hohen Betriebsspannungen bevorzugt Darlington- Transistoren.

Zum Ansteuern der Brückenschaltung 90 dienen zwei npn-Transistoren 106, 107. Der Kollektor von 106 ist über einen Widerstand 108 mit der Basis von 92 verbunden, der Kollektor von 107 über einen Widerstand 109 mit der Basis von 91. Der Emitter von 106 ist mit der Basis von 93 verbunden, der Emitter von 107 mit der Basis von 94. Wenn also der Transistor 106 eingeschaltet wird, werden die beiden diagonal gegenüberliegenden Leistungstransistoren 92 und 93 leitend, und es fließt ein Strom i₁ in Richtung vom Anschluß 79 zum Anschluß 78 durch die Wicklung 75. Wird umgekehrt der Transistor 107 eingeschaltet, so werden die diagonal gegenüberliegenden Transistoren 91 und 94 eingeschaltet, und es fließt ein Strom i₂ in Richtung vom Anschluß 78 zum Anschluß 79.

Als Stellglieder für einen Stromregler 10 sind ferner zwei npn-Transistoren 112, 113 vorgesehen, die jeweils mit dem Emitter an die negative Leitung 20 angeschlossen sind. Der Kollektor von 112 ist mit der Basis von 93 und der Kollektor von 113 mit der Basis von 94 verbunden. Die Basis des Transistors 112 ist über einen Widerstand 114, die Basis des Transistors 113 über einen Widerstand 115 mit dem Ausgang 110′ des Stromreglers 110 verbunden. Wenn der Stromregler 110 also die beiden Transistoren 112 und 113 leitend macht, so werden die Basen der Leistungstransistoren 93 und 94 stromlos, und diese beiden Transistoren sperren, so daß die Wicklung 75 von der negativen Leitung 20 getrennt ist und von dort keinen Strom mehr erhalten kann. Dagegen können in diesem Fall die Leistungstransistoren 91 und 92 nach wie vor eingeschaltet werden. Dies ist vorteilhaft, weil der Stromabfall in der Wicklung 75 weniger steil wird und sich an der Wicklung 75 kleinere Spannungsspitzen ergeben. Dadurch läuft der Motor 10 ruhiger und gleichmäßiger, die Leistungstransistoren 91 bis 94 werden weniger belastet, und die Eisenverluste des Motors 60 werden kleiner. Außerdem ergebens ich auf den Zuleitungen zum Motor kleinere Stromschwankungen, und das wird unterstützt durch den Kondensator 45.

Die Steuertransistoren 106 und 107 werden über Steuerleitungen 116, 117 von einem Kommutierungs-Steuergerät 118, auch Auswahlschaltung genannt, angesteuert, und dieses erhält seinerseits seine Steuerimpulse von dem Hall-IC 82 (vgl. Fig. 4), der, wie dargestellt, ebenfalls an die geregelte Spannung zwischen den Leitungern 20 und 44 angeschlossen ist. Wie in Fig. 1 bei 120 schematisch dargestellt, wechseln die rechteckförmigen Impuse auf den Steuerleitungen 116, 117 einander ab und sind durch Impulspausen 121 voneinander getrennt, so daß immer abwechselnd die Leistungstransistoren 91 und 94 und dann die Leistungstransistoren 92 und 93 leitend gemacht werden, niemals aber alle vier Transistoren 91 bis 94 gleichzeitig, da diese sonst sofort zerstört würden.

Gemäß Fig. 1 wird nur der Motor 60 selbst direkt aus einer nicht dargesellten Betriebsspannungsquelle mit Gleichstrom versorgt, wobei zum Schutz gegen falsch gepolten Anschluß eine Diode 42 vorgesehen ist. Die Spannung zwischen den Leitungen 26 und 20 kann z. B. zwischen 12 V und 110 V liegen, je nach dem Anwendungsfall, wobei natürlich die Wicklung 75 entsprechend bemessen sein muß.

Zur Stromversorgung eines Drehzahlreglers und eines Stromreglers 110 dient ein Spannungsstabilisator 43, der an einer Leitung 44 eine konstante Spannung von z. B. 5 V liefert und dem ein Kondensator 45 parallel geschaltet ist, z. B. von 220 µF. Ein Schwellwertglied 120, ein Verstärker 35 und ein Ladekreis 27 für einen Kondensator 25 sind an diese stabilisierte Spannung U_Stab angeschlossen. Zur Ladung eines Integrierkondensators 33 über einen Widerstand 47 dient aber vorzugsweise die höhere Spannung an der positiven Leitung 26. Da der Widerstand 47 an die positive Leitung 26 angeschlossen ist, könnte sich der Integrierkondensator 33 im Extremfall auf das volle Potential der Leitung 26 aufladen, also z. B. auf +60 V. Um dies zu verhindern, ist eine Diode 52 vorgesehen, welche leitend wird, wenn die Spannung am Integrierkondensator 33 die stabilisierte Spannung an der Leitung 44 überschreitet. Dadurch wird die Höhe der Spannung am Integrierkondensator 33 auch bei niedrigen Drehzahlen auf einen unschädlichen Wert begrenzt.

Bei Fig. 1A werden die Ausgangssignale des Hall-IC 82, die hier als Istwertsignale für die Drehzahl verwendet werden, einem Differenzierglied zugeführt, das, wie dargestellt, aus einem Kondensator 16 und einem Widerstand 17 besteht und das die Rechteckimpulse 15 zu relativ kurzen Nadelimpulsen 18 differenziert, von denen im vorliegenden Fall nur die positiven Impulse wirksam sind. Diese Nadelimpulse 18 werden der Basis eines npn-Entladetransistors 19 zugeführt, dessen Emitter an die negative Leitung 20 angeschlossen ist, während sein Kollektor mit einem Knotenpunkt 23 und über diesen mit dem nicht invertierenden Eingang eines Schwellwertglieds in Form eines Komparators 120 verbunden ist. Zwischen dem Knotenpunkt 23 und der negativen Leitung 20 liegt ein Kondensator 25, und zwischen der positiven Leitung 44 und dem Knotenpunkt 23 liegt ein Widerstand 27, der mit Vorteil einstellbar ist, um den Drehzahl-Sollwert einstellen zu können. Der Widerstand 27 bildet den Ladekreis des Kondensators 25, und der Transistor 19 bildet sein Entladeglied.

Der invertierende Eingang des Komparators 120 ist über einen Spannungsteiler 121, 122 an ein konstantes Potential gelegt. - Solange am nicht invertierenden Eingang des Komparators 120 ein negatives Potential liegt als am invertierenden Eingang, ist der Ausgang 123 des Komparators 120 intern mit der negativen Leitung 20 verbunden. Ist dagegen der nicht invertierende Eingang positivier als der invertierende, so ist der Ausgang 123 nicht mehr mit der Leitung 20 verbunden (sogenannte Schaltung mit offfenem Kollektor). Solange der Ausgang 123 mit der negativen Leitung 20 verbunden ist, sperrt eine Diode 56, welche mit ihrer Anode an den Ausgang 123 und mit ihrer Kathode an den Integrierkondensator 33 angeschlossen ist, und es kann über den Widerstand 47, der von der Leitung 26 zum Ausgang 123 führt, kein Ladestrom zum Integrierkondensator 33 fließen. Wird aber diese interne Verbindung im Komparator 120 aufgehoben, so fließt über den Widerstand 47 ein Ladestrom zum Integrierkondensator 33 (z. B. 10 µF) und lädt diesen auf, so daß die Spannung an diesem zunimmt. Die Diode 52 ist mit ihrer Anode an den Ausgang 123 und mit ihrer Kathode an die positive Leitung 44 angeschlossen. Sie sorgt dafür, daß die Spannung am Integrierkondensator 33 nicht über das Potential an der Leitung 44, also die geregelte Spannung U_Stab an dieser, ansteigen kann. So erhält man am Kondensator 33 eine Spannung, die mit steigender Drehzahl abnimmt und bei Überschreiten der gewünschten Drehzahl zu Null wird.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise des eben beschriebenen Drehzahlreglerteils der Fig. 1 wird Bezug genommen auf die Fig. 2 und 3. Fig. 2 zeigt schematisch die Verhältnisse bei einer relativ niedrigen Drehzahl, Fig. 3 bei einer höheren Drehzahl. Es werden dieselben Bezugszeichen verwendet wie in Fig. 1.

Der Hall-IC 82 liefert Rechteckimpulse 15 mit einer Frequenz, die der Drehzahl des Motors 60 proportional ist. Im Differenzierglied 16, 17 werden daraus Nadelimpulse 18; diese schalten jeweils den Transistor 19 kurzzeitig voll ein, und dieser entlädt dabei den Kondensator 25. Letzterer wird über seinen Ladekreis 27 ständig nach einer e-Funktion aufgeladen (naturgemäß wäre auch eine andere Ladecharakteristik möglich), und je nachdem, wie dicht die Nadelimpulse 18 aufeinanderfolgen, erreicht die Spannung 39 am Kondensator 18 eine bestimmte Höhe, bevor dieser Kondensator wieder entladen wird. Man erkennt das am Vergleich von Fig. 2B und Fig. 3B: Bei Fig. 2 läuft der Motor 60 langsam, und die Spannung 39 erreicht eine relativ hohe Amplitude; bei Fig. 3 läuft der Motor 60 schneller, und die Amplitude der Spannung 39 ist niedriger. Diese Amplitude ist also ein Maß für die Drehzahl des Motors 60.

Der Komparator 120 ist auf eine bestimmte Schwellenspannung U_s eingestellt, die in Fig. 2B und 3B eingetragen ist. Übersteigt die Spannung 39 am Kondensator 25 den Wert U_s, so gibt der Komparator 120 so lange ein Ausgangssignal, bis die Spannung 39 wieder unter den Schwellwert U_s gefallen ist.

In Fig. 2 übersteigt z. B. die Spannung 39 zum Zeitpunkt t₁ den Schwellwert U_s, und zum Zeitpunkt t₂ wird sie wieder kleiner als dieser, und man erhält so Ladestromimpulse 30 am Ausgang des Komparators 120, welche gemäß Fig. 2C relativ lang sind, wenn die Drehzahl niedriger ist, und welche gemäß Fig. 3C mit steigender Drehzahl immer kürzer werden und bei Überschreiten der Solldrehzahl zu Null werden. Diese Impulse 30 werden dem Integrierkondensator 33 zugeführt und dort integriert. Bei niedrigen Drehzahlen ist deshalb die Spannung am Integrierkondensator 33 hoch, bei höheren Drehzahlen sinkt sie ab, und bei Überschreiten der gewünschten Drehzahl wird sie schließlich zu Null. Diese Spannung steuert den Strom im Motor 60, d. h. je mehr sich der Motor 60 der gewünschten Drehzahl nähert, um so mehr wird der Strom in ihm reduziert.

Als Entlademittel des Integrierkondensators 33 dient ein Spannungsteiler 125, 126, an dessen Ausgang 127 der negative eingang eines zweiten Komparators 128 angeschlossen ist, der mit dem ersten Komparator 120 einen Doppelkomparator bildet, hier vom Typ LM 393. Dies ist wichtig für den Einbau in einem sehr kleinen Volumen, z. B., wie in den Fig. 5 und 6 dargestellt, in der Nabe 130 eines Gerätelüfters 131. Dort ist auch ein Einstellglied 132 zum Verstellen des Widerstands 27 und damit zum Einstellen der gewünschten Lüfterdrehzahl, z. B. zwischen 2000 und 5000 U/min, vorgesehen.

Der nicht invertierende Eingang des zweiten Komparators 128 ist über einen Widerstand 134 mit dem motorseitigen Anschluß eines vom Motorstrom durchflossenen, in der Leitung 20 angeordneten Meßwiderstands 12 verbunden, während der Widerstand 126 des Spannungsteilers 125, 126 mit dem anderen Anschluß des Meßwiderstands 12 verbunden ist. Auf diese Weise addieren sich die Spannungen an den Widerständen 126 und 12, und ihre Summe wird den beiden Eingängen des Komparators 128 zugeführt, liegt also zwischen diesen beiden Eingängen. Die Polarität dieser Spannungen ist in Fig. 1 durch die Zeichen + und - dargestellt, d. h. für das Ansprechen des Komparators 128 kommt es darauf an, ob die Spannung am Meßwiderstand 12 überwiegt oder die Spannung am Widerstand 126. Ist die Spannung am Meßwiderstand 12 größer, so wird der Komparator 128 eingeschaltet und sperrt, wie beschrieben, über die beiden Transistoren 112 und 113 die untere Hälfte der Vollbrücke 90. Im umgekehrten Falle, d. h. wenn die Spannung am Widerstand 126 größer ist, wird die Brücke 90 nicht gesperrt.

Bei niedrigen Drehzahlen ist, wie beschrieben, die Spannung am Widerstand 126 groß, da der Integrierkondensator 33 eine hohe Spannung hat, und der Strom im Motor 60 wird infolgedessen auf einen hohen Wert geregelt, wobei der Maximalwert durch die Diode 52 vorgegeben ist, welche, wie beschrieben, die Spannung am Integrierkondensator 33 nach oben begrenzt. Dies wirkt als Strombegrenzung, also als Anschlag des Reglers nach oben. - Bei höheren Drehzahlen sinkt die Spannung am Widerstand 126 immer mehr ab, und folglich wird auch der Motorstrom auf immer niedrigere Werte gereget, je mehr die Drehzahl zunimmt.

Der Komparator 128 hat eine positive Rückkopplung, welche eine Kapazität enthält, so daß er, wenn er angesprochen hat, erst nach einer bestimmten Zeit wieder in den vorherigen Zustand zurückschalten kann. Sein Ausgang 110′ ist über einen Widerstand 135 mit der Leitung 44 und über einen ersten Kondensator 136 mit einem Knotenpunkt 137 verbunden, der über einen zweiten Kondensator 138 mit dem nicht invertierenden Eingang des Komparators 128 verbunden ist. Ferner sind zwei Dioden 139, 140 vorgesehen. Die Anode von 140 ist mit dem motorseitigen Anschluß des Meßwiderstands 12 verbunden, die Kathode mit dem Knotenpunkt 137. Ferner ist die Kathode von 139 mit dem positiven Eingang von 128 verbunden, und die Anode von 139 mit dem Knotenpunkt 137. Diese Beschaltung der Rückführung hat folgende Aufgaben: Die Zeitkonstante des so beschalteten Komparators 128 wird im wesentlichen bestimmt durch den Widerstand 134 und den Kondensator 136. Diese beiden Glieder bestimmen im wesentlichen die Umladezeit.

Wenn der Motor 60 bei sehr niedrigen Drehzahlen arbeitet, arbeitet der Komparator 128 mit einer hohen Frequenz, und das Tastverhältnis, also das Verhältnis von Einschaltdauer zu Periodendauer, ändert sich, weil bei niedrigen Drehzahlen dem Motor weniger Energie zugeführt werden muß. Dies hat zur Konsequenz, daß infolge der kurzen Zeitdauern, während deren dem Motor 60 noch Energie von außen zugeführt wird, nicht genügend Zeit zur Verfügung steht, um den Kondensator 136 umzuladen. Dies hat an sich zur Folge - ohne die Elemente 138, 139 und 140 -, daß der Motorstrom bei geichbleibendem Sollwert, also bei konstanter Spannung am Widerstand 126, mit fallender Drehzahl erheblich ansteigt, typisch um bis zu 30%. Dadurch können die Leistungstransistoren 91 bis 94 gefährdet werden.

Durch die Diode 140 erreicht man nun, daß beim Laden des Kondensators 136 keine Verzögerung mehr auftritt, da hierbei diese Diode den Widerstand 134 überbrückt. Beim Entladen des Kondensators 136 dagegen sperrt die Diode 140, aber die Diode 139 wird leitend, so daß die Entladung über den Widerstand 134 erfolgt und das erforderliche Zeitverhalten ergibt. Um ferner das Mitkopplungsverhalten in der gewünschten Weise zu beeinflussen, ist der zweite Kondensator 138 vorgesehen, welcher eine kleinere Kapazität hat als der Kondensator 136, typisch etwa ein Drittel hiervon, und welcher zur Diode 139 parallelgeschaltet ist. Dieser Kondensator 138 bewirkt ein rasches Umschalten des Komparators 128. Würde er gleich groß gemacht wie der Kondensator 136, so würde sich wieder das unerwünschte Regelverhalten bei niedrigen Drehzahlen ergeben, da ja Lade- und Entladevorgang des zweiten Kondensators 138 nicht unsymmetrisch gemacht worden sind.

Durch die beschriebene Ausbildung der Rückführung erreicht man, daß beim Abbremsen des Motors 60 der Motorstrom um nicht mehr als etwa 5% vom vorgegebenen Wert abweicht. Ohne diese Maßnahmen ergeben sich Variationen von ca. 30%.

Naturgemäß kann man den Komparator 128 auch selbständig verwenden; hierzu ist es nur erforderlich, den Widerstand 125 an eine konstante Spannung anzuschließen, z. B. an die Leitung 44. Es ergibt sich dann natürlich keine Drehzahlregelung.

Für die Schaltung nach Fig. 1 werden nachfolgend noch einige typische Werte angegeben, wobei "k" kOhm bedeutet:

Spannungsstabilisierschaltung 43\|LM 78 A5,
Ausgangsspannung 5 V @	Hall-IC 82	TL 170
Kondensator 16	4,7 nF
Widerstände 17, 114, 115, 121, 122	10 k
Widerstand 27	500 k
Kondensator 25	47 nF
Doppelkomparator 120, 128	LM 393
Widerstand 47	33 k
Kondensator 33	10 µF
Widerstand 125	100 k
Widerstand 126	2 k
Widerstand 12	0,1 Ohm
Widerstand 134	3,3 k
Kondensator 138	4,7 nF
Kondensator 136	15 nF
Widerstand 135	1,5 k
Widerstände 101, 102, 103, 104	1 k
Widerstände 108, 109	0,7 k
Diode 42	4001

Wenn ein erfindungsgemäßer Motor zum Antrieb eines Lüfters dient, ist es oft erwünscht, daß der Motor schneller läuft, wenn die Temperatur steigt. Hierzu kann man mit großem Vorteil den Widerstand 122 und/oder den Widerstand 27 als NTC-Widerstand ausbilden, da dann mit steigender Temperatur die geregelte Drehzahl automatisch erhöht wird. Falls kein Drehzahlregler verwendet wird, kann auch der Widerstand 125 als NTC- Widerstand ausgebildet werden, doch wird aus Stabilitätsgründen eine solche Drehzahlanpassung bevorzugt so vorgenommen, daß man eine entsprechende Beeinflussung am Eingang des Drehzahlreglers vornimmt. - Naturgemäß sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung zahlreiche weitere Abwandlungen und Modifikationen möglich.

Claims

1. Stromregler (110) für einen Gleichstrommotor, insbesondere für einen kollektorlosen Gleichstrommotor (60), mit einem Komparator (128), der eine positive Rückführung mit einer Kondensatoranordnung (136, 138) und einem dieser zugeordneten Ladewiderstand (134) aufweist und dem als Eingangssignale einerseits ein Strom-Sollwertsignal, andererseits ein Strom- Istwertsignal zuführbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einhaltung eines vom Verhältnis von Einschaltdauer zu Periodendauer des Komparators (128) nahezu unabhängigen Stromgrenzwerts des Motorstroms mindestens einem ersten Element (136) der Kondensatoranordnung (136, 138) mindestens eine Diode (139, 140) zugeordnet ist, welche den Umladevorgang dieses Elements (136) im Sinne einer Verkürzung der Umladezeit beeinflußt.

2. Stromregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Diode (140) vorgesehen ist, welche beim Ladevorgang des ersten Elements (136) der Kondensatoranordnung (136, 138) den Ladewiderstand (134) überbrückt.

3. Stromregler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Diode (139) vorgesehen ist, welche in Reihe mit dem Ladewiderstand (134) angeordnet ist und nur beim Entladevorgang des ersten Elements (136) der Kondensatoranordnung (136, 138) leitend ist.

4. Stromregler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode der zweiten Diode (139) mit der Kathode der ersten Diode (140) verbunden ist.

5. Stromregler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoranordnung (136, 138) zwei in Reihe geschaltete Kondensatoren aufweist.

6. Stromregler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoren der Kondensatoranordnung (136, 138) bezüglich ihrer Kapazität ungleich groß sind, und daß der größere Kondensator das erste Element (136) bildet, dem die mindestens eine Diode (139, 140) zur Verkürzung der Umladezeit zugeordnet ist.

7. Stromregler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Diode (139) zum kleineren Kondensator, der ein zweites Element (138) der Kondensatoranordnung (136, 138) bildet, parallelgeschaltet ist.

8. Stromregler nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator (128) als Operationsverstärker ausgebildet ist, dem zwischen seinen beiden Eingängen (+ und -) die Summe eines vom Motorstrom abhängigen Signals (am Meßwiderstand 12) und eines dem Strom-Sollwert entsprechenden Signals (am Widerstand 126) zuführbar ist.

9. Stromregler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Strom-Sollwert entsprechende Sgnal (am Widerstand 126) das Ausgangssignal eines Drehzahlreglers (24) ist, welches mit steigender Drehzahl abnimmt.

10. Stromregler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Drehzahl-Sollwert entsprechende Signal in der Weise temperaturabhängig ausgebildet ist, daß es mit steigender Temperatur zunimmt (NTC-Widerstand 27 und/oder NTC-Widerstand 122).

11. Stromregler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Strom-Sollwert entsprechende Signal (am Widerstand 126) so ausgebildet ist, daß es mit steigender Tempertur zunimmt (NTC-Widerstand 125).

12. Stromregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des dem Strom-Sollwert entsprechenden Signals (am Widerstand 126) ein Spannungsteiler (47, 125, 126) vorgesehen ist, welcher einen temperaturabhängigen Widerstand (NTC- Widerstand 125) aufweist.

13. Verwendung eines Stromreglers nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche bei einem Lüfter (131), welcher von einem zweipulsigen kollektorlosen Gleichstrommotor (60) angetrieben wird.

14. Verwendung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromregler und die Kommutierungssteuerung vollständig in der Nabe (130) des als Gerätelüfter ausgebildeten Lüfters (131) eingebaut sind.

15. Verwendung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der kollektorlose Gleichstrommotor (60) nur einen Wicklungsstrang (75) und eine Halbleiter- Vollbrückenschaltung (90) zu dessen Ansteuerung aufweist.