DE3214569A1

DE3214569A1 - Verfahren zur regelung eines buerstenlosen gleichstrommotors und regelschaltung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3214569A1
Application number: DE19823214569
Authority: DE
Inventors: Hirotoshi Yokohama Ohno
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1981-04-21
Filing date: 1982-04-20
Publication date: 1982-11-04
Also published as: JPS6350959B2; KR880002580B1; JPS57177293A; KR840000109A; CH646285A5; DE3214569C2; US4455514A

Description

Verfahren zur Regelung eines bürstenlosen Gleichstrommotors und Regelschaltung zur Durchführung des Verfahrens.

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf kollektorlose bzw. bürstenlose Gleichstrommotoren und betrifft insbesondere eine Regelsehaltung für derartige Motoren, die sich vor allem zur Antriebsregelung bei Audiooder Video-Systemen eignet, bei denen hoho Anforderungen an den Genauigkeitsgrad des erzeugten Drehmoments gestellt werden.

Kollektorlose bzw. bürstenlose Gleichstrommotoren und deren Regelschaltungen für Audio- und Video-Systeme sind zur Erfüllung der strengen Anforderungen dahingehend konstruiert, daß daß Auurnnd mechanif.:i?her ligenschu/ingungen bzw. Vibrationen minimal gehalten wird.

Deutsche rJanH (München) Kto. 51/61070

Dresdner Bank (München) KIo. 3939 844

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In einer typischen Ausführungsform umfaßt eine solche Steuerschallung zumindest zwei Hall-Generatoren, die in bezug auf den Rotor stationär angebracht sind. Jedem

Hall-General or ist eine St rum regelschaltung zugeordnet, 5

die den Ankerwicklungen in Abhängigkeit von dem in dem zugehörigen Hall-Generator erzeugten Spannungssignal selektiv ein Eingangsdrehmoment-Steuersignal zuführt, um den Rotor in Drehung zu versetzen. Die Stromregelschaltung we·ist eine Rückkopplungs- bzw. Gegenkopplungsstrecke auf, durch die der Betrag der durch die Wicklungen fließenden Strome vom Eingangssignal subtrahiert wird.

Obwohl der mittlere Drehrnomentwert aufgrund dieser Rück-15

kopplung konstant gehalten wird, ist der Momentanwert des Drehmoments Änderungen unterworfen, wenn der Rotor von einer Ankerwicklung zur nächsten übergeht. Dieser Welligkeitsanteil beruht wahrscheinlich auf der Tatsache,

_n daß sich bei der Rückkopplung nur der Ankerstrom aus-20

wirkt, der kein echtes Anzeichen für den zur Kompensation eines Drehmomentabfalls erforderlichen Drehmomentwert ist.

„j- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Regelung eines bürstenlosen Gleichstrommotors sowie eine Regelschaltung zur Durchführung des Verfahrens derart auszugestalten, daß Drehmomentschwankungen weitgehend verhindert werden.

Diese Aufgabe wird mit den in den Patentansprüchen angegebenen Mitteln gelöst.

Die Erfindung beruht im wesentlichen auf der Tatsache, da;3 ein Gleichstrommotor im Prinzip ein Strom-Drehmoment-

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Wandler ist, bei dem dna durch jede Ankerwicklung gegebene Drehmoment als Produkt des durch diese Wicklung f 1 i oOniidon SLrumiüi und iIoü mit dor Wicklung gekoppelten

Magnetfeldes dargestellt werden kann, so daß das Drehb

moment des Gleichstrommotors die Summe der durch die Wicklungen gegebenen Drehmomente ist.

Zur Vermeidung der vorstehend beschriebenen Nachteile _n des Standes der Technik wird erfindungsgeinäß in Betracht gezogen, den in einer Ankerwicklung eines kollektorlosen bzw. bürstenlosen Gleichstrommotors fließenden Strom sowie die Feldstärke des mit dieser Ankerwicklung gekoppelten Magnetfeldes zu ermitteln und die ermittelten

■,ρ- Größen zur Bildung eines drehmomentrepräsentativen Rückkopplungssignals miteinander zu multiplizieren. Das Rückkopplungssignal wird dann von einem Eingangsdrehmoment-Steuersignal subtrahiert und selektiv den Ankerwicklungen des bürstenlösen Gleichstrommotors zugeführt, ^um den Gleichstrommotor in Drehung zu versetzen. Ein mit Hilfe der erfindungsgemäßen Regelschaltung antriebsgeregelter bürsteηloser Gleichstrommotor weist eine lineare Übertragungsfunktion auf, mit der das Eingangsdrehmoment-Steuersignal in ein Ausgangsdrehmoment umgesetzt wird.

Erfindungsgemäß wird somit ein Verfahren zur Regelung eines kollektorlosen bzw. bürstenlosen Gleichstrommotors vorgeschlagen, der einen Rotor mit einer R ei he alternierender Magnetfelder und einen Stator mit einer Anzahl won Ankerwicklungen aufweist. Das Verfahren umfaßt hierzu im WOSWMi t I i cMiti η Γο 1 ijondd Schrittu: ßouu fr.(!hingen der Ankerwicklung tin mit. t; in um I i ngunyuuignii J , um! η π uich d«r Rotor in bezug auf den Stator in einer vorgegebenen Lage befindet, Ermitteln der Feldstärke des mit den Ankerwicklungen gekoppelten Magnetfeldes sowie der in den Anker-

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wicklunrjen ürzeugten Strom?! I ärke, Multiplizieren der ermi t Le J. ton f e Irlytärk» mit. der Stromstärke zur Erzeugung eines drehmomentrepräsentativen Signals und Subtrahieren

des drehmomentrepräsentativen Signals von dem Eingangs-5

signal vor dessen Zuführung zu den Ankerwicklungen.

Die zur Durchführung dieses Verfahrens, d.h. zur Regelung eines kollektorlosen bzw. bürstenlosen Gleichstrommotors mit einem Rotor mit einer Reihe von alternierenden Magnet^y

feldern an seiner Außenseite und einem Stator mit einer Vielzahl von Ankerwicklungen erfindungsgemäß vorgesehene Regelschaltung umfaßt magnetfeldermittelnde und stromschaltende !.. in richtung en, die zur Feststellung einer vorgegebenen Lage des Rotors in bezug auf den Stator stationär bezüglich des Rotors angebracht sind und über diesen ein Schaltsignal erzeugen. Eine Stromerzeugungseinrichtung dient zur aufeinanderfolgenden Zuführung eines Eingangssignals zu den Ankerwicklungen in Abhängigkeit von

_₀ dem Schaltsignal und erzeugt auf diese Weise einen Strom in den Ankerwicklungen. Die Regelschaltung weist ferner eine Multipliziereinrichtung auf, die die Feldstärke des Magnetfeldes in der Nähe der Ankerwicklungen sowie die Stärke des darin fließenden Stromes ermittelt und aus diesen Wertοη ein das Produkt der ermittelten Feldstärke und Sf rnina L i rkn ropräüontiornndes Auaqangani gna 1 bildet. Uieao!; Ausg-mg:;:; i cjna 1 wird von dom L.i nyangtisi gna J vur dessen Zuführung zu d<;n Ankerwicklungen subtrahiert.

3Q Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisehe auseinandergezogene

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Darstellung eines bürstenlosen Gleichstrommotors,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Regelschaltung zur Antriebsregelung des 5

Gleichstrommotors gemäß Figur 1,

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines modifizierten Teils der Regelschaltung gemäß Figur 2,

Fig. A ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels der Regelschaltung,

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer der Regelschaltung gemäß Figur 4 zugeordneten Anordnung won Magnetwiderstandselementen (Feldplatten) in bezug zu Hall-Generatoren,

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines bürsten-Gleichstrommotors mit Det
Hall-Generatoren gemäß Figur 1,

_o_ losen Gleichstrommotors mit Detektorspuleri anstelle der

Fig. 7 ein Blockschaltbild eines dem Gleichstrommotor gemäß Figur 6 zugeordneten Ausführungsbeispiels _?p- der Regelschaltung und

Fig. H ο in Blockschaltbild üinos /ur C in rege lung der Drehzahl des Gleichstrommotors auf einen konstanten Wert zweckmäßigen Ausführungsbeispiels der Regelschaltung,

In den Figuren 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeiepiei des Rege 1 verfahrens und der zu dessen Durchführung erforderlichen Regelschaltung veranschaulicht. In Figur 1 bezeichnet die Bezugszahl 1 einen Rotor eines kollektorlosen bzw. bürstenlosen Zweiphasen-Gleichstrommotors M in auseinandergezogener Darstellung, an dessen

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Außenseite eine Vielzahl von alternierenden Magnetpolen N und S angeordnet ist, wobei der Winkelabstand zwischen benachbarten Polstücken einem elektrischen Winkel von 180° entspricht. Ein Stator 2 weist ein erstes Wicklungspaar mit Ankerwicklungen LIl und L12 sowie ein zweites Wicklungspaar mit Ankerwicklungen L21 und L22 auf. Die Ankerwicklungen eines jeden Wicklungspaares sind mit den Ankerwicklungen des jeweils anderen Wicklungspaares ver-

_in schachtelt und in einem elektrischen Winkelabstand von 540° angeordnet, so daß jede Ankerwicklung mit einem Magnetfeld entgegengesetzter Polarität in bezug auf die jeweils andere Ankerwicklung des gleichen Wicklungspaares gekoppelt, jedoch von den benachbarten Ankerwicklungen

-,ρ- des anderen Wicklungspaares in einem elektrischen Winkelabstand von 270° angeordnet ist. Zur selektiven Beaufschlagung der Ankerwicklungen des ersten und des zweiten Wicklungspaares mit Strömen sind zwei Hall-Generatoren HlO und H20 zur Ermittlung der Winkelstellung des Rotors

2Q 1 in bezug auf die Ankerwicklungen des jeweiligen Wicklungspaares im gleichen elektrischen Winkelabstand, wie zwischen den Ankerwicklungen LIl und L21 zueinander angeordnet. Die Hall-Generatoren HlO und 1120 können zu diesem Zweck unter den Ankerwicklungen L12 und L22 angeordnet sein.

Zur Drehmomentermittlung sind zwei weitere Hall-Generatoren HIl und H21 in entsprechender Ausrichtung zu den stromscn'altenden Hall-Generatoren HlO und H20 angebracht.

Wie nachstehend noch näher beschrieben wird, dienen die zur Drehmomentermittlung vorgesehenen Hall-Generatoren zur Feststellung von durch die Ankerwicklungen LIl, L12, L21 und L22 fließenden Strömen und gleichzeitig zur Ermittlung der Feldstärke des in der Nähe einer Ankerwicklung eines jeden Wickiungspaares befindlichen Magnetfeldes.

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In Figur 2 ist eine Regelschaltung 10 zur Antriebsregelung des bürstenlosen Gleichstrommotors veranschaulicht, die einen Addierer 11 aufweist, der über einen Eingang 12

von einer nicht dargestellten externen Signalquelle mit 5

einer Drehmoment-Regelspannung und über einen weiteren Eingang von einem zweiten Addierer 13 mit einem Gegenkopplungssteuersignal beaufschlagt wird. Ferner ist eine symmetrische eisenlose Uerstärkerschaltunq aus einem ersten Verstärker 14 und eine zweiten Verstärker 15 vor-

gesehen, die Ausgangssignale entgegengesetzter Polarität

abgeben. Das Ausgangssignal des Ad dierer;; 11 wird dem Verstärker 14 und über diesen dem Verstärker 15 zur Erzeugung zweier Drehmoment-Fehlerspannungen entgegengesetzter Polarität zugeführt. Die Drehmoment-Fehlerspan-15

nungen werden Stromeingängen 16 und 17 des stromschaltenden Hall-Generators HlO zugeführt. Ein Spannungsausgang 18 des Hall-Generators HlO ist mit einem Hingang eines Verstärkers 19 und über diesen mit einem Verstärker 20

verbunden, die zusammen ebenfalls eine symmetrische eisen-20

lose Verstärkerschaltung bilden. Auf diese Weise erzeugen die Verstärker 19 und 20 Spannungen entgegengesetzter Polarität, deren Betrag der magnetischen Feldstärke am Ort der Ankerwicklungen LIl und L12 sowie der vom Addierer

11 abgegebenen Drehmoment-Fehlerspannung proportional 25

sind.

Zwischen die Ausgänge der Verstärker 19 und 20 ist eine die Ankerwicklungen Ll] und L12 sowie einen zur Strom-„„ ermittluntj d i e η e η d u η Widerstand 21 uinfass.;<·ηdu Reihenschaltung geschaltet. Die am Widerstand 2L abfallende und somit den durch die Ankerwicklungen LIl und L12 fließenden Strom angebende Spannung wird Stromeingängen 22 und 23 des Hall-Generators HIl zugeführt. Die an einem Spange nungsausgang 24 des Hall-Generators HIl abgegebene Spannung ist somit dem Produkt der magnetischen Feldstärke

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B am Ort der Arikerwi ck ] ungon LIl und 1.12 mit dem durch diese Aukerw i ck lunrjon Πi ulic.ndnn Ankeratrum I propurt ionaJ Die multiplizierten Grϋ0eπ B und I werden οiηem Eingang c des Addierers 13 zugeführt, dem außerdem u/eitere multiplizierte Größen B¹ und I¹ zugeführt werden, die mittels einer ähnlichen Schaltungsanordnung für die Hall-Generatoren H20 und H21 erhalten werden. Diese Schaltungsanordnung umfaßt Bauelemente, die mit gestrichenen Bezugs-

2Q zahlen entsprechend den Bauelementen der für die Hallgeneratoren HlO und HIl vorgesehenen Schaltungsanordnung bezeichnet r,ind. Der stromschaltende Hall-Generator H20 weist somit Stromeingänge 16' und 17' auf, die mit den Ausgängen von Verstärkern 14' und 15' verbunden sind, welche wiederum eingangsseitig mit dem Ausgang des Addierers 11 gekoppelt sind. Die an einem Spannungsausgang 18' abgegebene Spannung ist der Feldstärke am Ort der Ankerwicklungen L21 und L22 sowie der vom Addierer 11 abgegebenen Drehmoment-Fehlerspannung proportional. Die Ankerwicklungen L21 und L22 sind mit einem zur Stromerfassung dienenden Widerstand 21' in Reihe zwischen die Ausgänge von Verstärkern 19' und 20' geschaltet, die wiederum mit dem Spannungsausgang 18' des Hall-Generators H20 gekoppelt sind.

Der Hall-Generator H21 ist mit seinen Stromeingängen 22' und 23' dem Widerstand 21' parallel geschaltet und erzeugt eine Ausgangsspannung, die dem Produkt der magnetischen Feldstärke B' am Ort der Ankerwicklungen L21 und L22 mit dem durch diese Ankerwicklungen fließenden Ankerstrom I¹ proportional ist.

Die multiplizierten Größen B · I und B¹ · I' werden von dem Addierer 13 addiert und dem negativen Eingang des Addierers 11 zugeführt. Auf diese Weise werden die Ankerwicklungen des ersten und zweiten Wicklungspaares beide

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von Strömen erregt, die der kompensierten Drehmoment-Regelspannung proportional sind, so daß die Übertragungsfunktion des bürstenlosen Gleichstrommotors M zwischen seinem Eingang, und seinem Ausgang linear gehalten u/ird. .5

Die Regelschaltung 10 kann im einzelnen modifiziert werden. So können z.B. die symmetrischen Verstärker alternativ durch Inverter-Operationsverstärker mit dem Verstärkungsfaktor 1 ersetzt werden. Darüber hinaus

^ k on non die Spannunqeuuutjiintjß der jeweiligen Ha 11 -Generatoren jeweils mit dem positiven und dem negativen Eingang eines Differenzverstärkers 30 in der in Figur 3 veranschaulichten Weise verbunden werden. Die Verwendung der Differenzverstärker 30 für die Hall-Generatoren HlO, H20, HIl und H21 ist aufgrund ihrer Störunterdrückungswirkung besonders zweckmäßig.

In Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Regelschaltung veranschaulicht, bei dem Magnet-Widerstandsele-

mente (Feldplatten) MRl und MR2 anstelle der zur Drehmomentermittlung verwendeten Hall-Generatoren HIl und H21 des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels Verwendung Findon. Der Hall-Generator HlO ist über einen Widerstand 33 mit einem Stromeingang 31 an eine Spannungsquelle Vcc angeschlossen, während ein weiterer Stromeingang 32 über einen Widerstand 34 an Masse liegt. In ähnlicher Weise ist der Hall-Generator H20 über einen Widerstand 37 mit einem Stromeingang 35 an die Spannungsquelle Vcc angeschlossen, während ein weiterer Stromein-

gang 36 über einen Widerstand 38 an Masse liegt. Die am Eingang 12 anstehende Drehmoment-Regelspannung wird der Basis eines Transistors 40 zugeführt, dessen Kollektor-Emitter-Strecke in Reihenschaltung mit Widerständen 41,

42 und 43 zwischen der Spannungsquelle Vcc und Masse 35

liegt. Der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 41

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und dem Kollektor des Transistors 40 ist mit der Basis eines Transistors 44 verbunden, dessen Emitter über einen Widerstand 45 mit der Spannungsquelle Vcc und dessen Kollektor mit den Emittern von PNP-Transistoren 46, 47, 48 und 49 verbunden sind. Die Basen der Transistoren 46 und 47 sind mit Spannungsausgängen 50 und 51 des Hall-Generators HlO verbunden. In ähnlicher Weise sind die Basen der Transisloren 48 und 49 mit den Spannungsausgängen 52 und 53 des Hall-Generators H20 verbunden. Die PNP-Transistoren 46, 4 7, 48 und 49 sind über ihre Kollektoren mit der jeweiligen Basis eines NPN-Leistungstransistors 56, 57, 58 bzw. 59 verbunden. Die Ankerwicklungen LIl und L12 sind zwischen die Spannungsquelle Vcc und die Kollektoren der Leistungstransistoren 56 und 57 geschaltet, die wiederum über ihre Emitter gemeinsam mit einem Knotenpunkt 54 verbunden sind. In ähnlicher Weise sind die Ankerwicklungen 1.21 und L22 zwischen die Spannungsquelle Vcc und die Kollektoren der Leistungstransistoren 58 und 59 geschaltet, die wiederum über ihre Emitter gemeinsam mit einem Knotenpunkt 55 verbunden sind.

Die Magnet-Widerstandselemente (Feldplatten) MRl und MR2 sind jeweils in eine Widerstandsbrückenschaltung 61 bzw. 62 geschaltet, die jeweils mit dem Knotenpunkt 54 bzw. 55 verbunden sind. Die Widerstandsbrückenschaltung 61 wird von in Reihe zwischen den Knotenpunkt 54 und Masse geschalteten Widerständen 63 und 64 sowie einem mit dem Magnet-Widerstandselement MRl in Reihe zwischen den Kno-

tenpunkt 54 und Masse geschalteten Widerstand 65 gebildet, wobei der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 63 und 64 mit dem negativen und der Verbindungspunkt zwischen dem Mngnet-Widerstandsolement MRl und dem Widerstand 65 mil dem positiven Eingang eines Addierers 66

verbunden sind. In ähnlicher Weise wird die Widerstands-

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brückenschaltung 62 won in Reihe zwischen den Knotenpunkt 55 und Masse geschalteten Widerständen 67 und 68 sowie einem in Reihe mit dem Magnet-Widerstandselement MR2 zwischen den Knotenpunkt 55 und Masse geschalteten Widerstand 69 gebildet, wobei der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 67 und 68 mit dem negativen und der Verbindungspunkt zwischen dem Magnet-Widerstandselement MR2 und dem Widerstand 69 mit dem positiven Eingang eines Addierers 70 verbunden sind. Diese Brückenschaltungsanordnung weist insbesondere den Vorteil auf, daß temperaturabhängige Widerstandsänderungen automatisch vom jeweiligen Addierer kompensiert werden. Die Ausgangssignale der Addierer 66 und 70 werden von einem Addierer 71 aufaddiert, dessen Ausgang über eine Rückkopplungsleitung 72 mit dem Verbindungspunkt der Widerstände 42 und 43 gekoppelt ist.

Im Betrieb wird der Kollektorstrom des Transistors 40 und damit das Basispotential des Transisturs 44 in Abhängigkeit von der seiner Basis zugeführten Drehmoment-Regelspannung und darüberhinaus in Abhängigkeit von dem am Verbindungspunkt der Widerstände 42 und 43 anliegenden Potential geregelt. Dieses Potential wirkt der Drehmoment-Regeleingangsspannung entgegen, so daß der Transistor in der gleichen Weise wie der Addierer 11 des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels wirkt.

Den Hall-Generatoren HlO und H20 wird jeweils ein konstanter Gleichstrom zur Erzeugung einer Spannung konstanten Betrages in Abhängigkeit vom Vorbeilaufen des Rotors 1 zugeführt, wobei diese Spannung den Basen der Transistoren 46 bis 49 zugeführt wird, die wiederum mit einem über den Kollektor des Transistors 44 gemeinsam zugeführten Drehmoment-Fehlerstrom gespeist werden. Bei Anstehen einer

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Hall-Spannung an jedem Hall-Generator ändern sich somit die Basispotentiale der Leistungstransistoren 56, 57, 58 und 59 in Abhängigkeit von der Drehmoment-Fehlerspannung am Kollektor des Transistors 40. Da der Widerstandsu/ert der Maijnet-Widerstandselemente als Funktion der Feldstärke variabel ist und die Ankerströme über die Magnet-WiderstandsEilemente MRl und MR2 abfließen, ändert sich das Ausgang;3signal der Addierer 66 und 70 jevi/eils als Funktion des Produktes der Ankerströme und der Feldstärken. Das aufsummierte Ausgangssignal des Addierers 71 gibt daher den Drehmomentbetrag an, um den das Drehmoment-Steuereingarigssignal am Eingang 12 kompensiert wird.

In Figur 6 ist ein drittes Ausführungsbeispiel des Regelverfahrens veranschaulicht, das sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 und 2 dahingehend unterschο i det, daß die zur Drehmomentermittlung vorgesehenen Hall-Generatoren HIl und H21 durch auf dem gleichen Statorkern wie die Ankerwicklungen LIl und L21 angebrachte Detektorwicklungen LDl und LD2 ersetzt sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Regelschaltung 10 für den bürstenlosen Gleichstrommotor gemäß Figur 6 ist in Figur 7 dargestellt und ähnelt weitgehend der Regelschaltung gemäß Figur 2. In Figur 7 bezeichnen gleiche Bezugszahlen e η t s ρ r e c ti e η Ί fi Bauelemente d α ;; Ausführungsbeispiels gemäß Figur 2. Din Detektorwicklung LDl ist mit einer Multiplizierschaltung 80 (Motorola- Multiplizierer MC-1494) ver-

^ou bunden, die dem zur Stromermittlung dienenden Widerstand 21 parallel geschaltet ist. In ähnlicher Weise ist die Detektorwicklung LD2 mit einer Multiplizierschaltung 81 verbunden, die einem zur Stromermittlung dienenden Widerstand 21' parallel geschaltet ist. Die Ausgangssignale

der Multiplizierer 80 und 81 stellen jeweils das Produkt des Ankerstroms mit der Feldstärke dar.

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Aufgrund der Tatsache, daß sich die in jeder Detektorwicklung erzeugte Spannung außer in Abhängigkeit von der magnetischen Feldstärke auch als Funktion der Drehzahl des Rotors 1 ändert, müssen derartige Drehzahlanteile im Ausgangssignal des Addierers 13 unterdrückt werden. Zu diesem Zweck ist der Ausgang des Addierers 13 mit einem Multiplizierer 82 verbunden, dem ein weiteres Eingangs- :; ig η al. von einer ein« η mit der Welle de a Uo tor κ 1 gekop-

IQ peIten Generator tii und eine Abtast/Speicherschaltung 84 aufweisenden Schaltungsanordnung zugeführt wird. Der Generator 83 weist einen üblichen Aufbau dahingehend auf, daß eine als Funktion der Rotordrehzahl veränderliche Anzahl von Impulsen konstanter Dauer erzeugt wird. Die Abtast/Speicherschaltung 84 dient zur Integration der Impulssignale, d.h., zur Bildung eines Spannungssignals. Da die Pausendauer zwischen diesen Impulsen konstanter Impulsdauer der Rotordrehzahl umgekehrt proportional ist, stellt die von der Abtast/Speicherschaltung abgegebene Spannung den Kehrwert der Rotordrehzahl dar. Der Multiplizierer 82 multipliziert das Ausgangssiqnal des Addierers I 'i mit. dem Kehrwert air Unterdrückung bzw. Kompensation des Drehzahlfakto rs, no dnß dom negativen Eingang des Addierers 11 eine das Drehmoment angebende Spannung zugeführt wird.

Die lineare Übertragungsfunktion der vorstehend beschriebenen Motordrehmomentregelung kann zweckmäßig zur Einregelung der Motordrehzahl auf einen konstanten Wert ausgenutzt werden. Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Drehzahl-Konstanzregelung ist in Figur 8 dargestellt. Hierbei ist die Rotorwelle des Motors zur Erzeugung einer Impulsfolge drehzahlabhängiger Impulse von konstanter Dauer mit einem Generator 90 gekoppelt, [ine Abtast/Spei-5 c h e r a c h a 11 u η π 91 setzt, d i u Impulse in ein drehzahlbezocj ο η e s S ρ a η η u η cj s a i cj η a 1 um, das dem η ο g a t i ν υ η Eingang eines

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Addierers 92 als Gegenkopplungssignal zugeführt wird.

Dem positiven Eingang des Addierers 92 wird über einen Eingangsanschluß 93 ein Drehzahl-Steuersignal zugeführt.

Das Ausgang.ssignal des Addierers 92 wird sodann dem 5

Eingang 13 der Motor-Regelschaltung 10 zugeführt. Aufgrund der 1 jnearen _t Übertragungsfunktion der Regelschaltung 10 wir(J die Motordrehzahl ohne Drehmomentschwankungen konstant, gehalten.

Die vorstehend beschriebene Regelschaltung 10 für einen bürstenlosen Gleichstrommotor mit einem Rotor 1 mit einer Reihe von alternierenden Magnetfeldern und einem Stator 2 mit einer Vielzahl von Ankerwicklungen LIl, L12, L21, L22 weist somit zumindest zwei, in bezug auf den Rotor 1 st-itionär angebrachte Hall-Generatoren HJO, H20 auf, die di·: jeweilige Winkelstellung des Rotors zur Erzeugung eines Schaltsignals ermitteln. In Abhängigkeit von diesem Schaltsignal wird den Ankerwicklungen aufeinanderfolgend ein Eingangsdrehmoment-Steuersignal zugeführt, um den Rotor in Drehung zu versetzen. Die Feldstärke des mit den Ankerwicklungen gekoppelten Magnetfeldes und die in den Ankerwicklungen erzeugte Stromstärke werden zur Erzeugung eines drehmomentrepräsentativen Signals ermittelt und multipliziert, das dann von 25

dem Eingangsdrehmoment-Steuersignal vor dessen Zuführung zu den Ankerwicklungen subtrahiert wird.

Leerseite

Claims

( 1.)Verfahren zur Antriebsregelung eines bürstenlosen Gleichstrommotors mit einem Rotor mit einer Reihe alternierender Magnetfelder und einem Stator mit einer Vielzahl von Ankerwicklungen, bei dem den Ankerwicklungen aufeinanderfolgend ein Eingangssignal zugeführt wird, wenn der Rotor eine vorgegebene Lage in bezug auf den Stator einnimmt, und das Eingangssignal durch ein Gegenkopplungssteuersignal korrigiert wird, das won einem die in den Ankerwicklungen erzeugte Stromstärke ermittelnden Detektor abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldstärke des mit den Ankerwicklungen (LIl, L12, L21, L22) gekoppelten Magnetfeldes ermittelt und der Wert der ermittelten Feldstärke mit dem Wert der ermittelten Stromstärke zur I r ζ e u y u η g e i η ο r, d ;i t; Gegenkopplung« signal bildenden drehmomentrepräsentativen Signals multipliziert wird.
2. Recjelschal tung zur Durchführung des Regel wer f ahrens nach Anspruch 1, bei der eine Einrichtung zur Ermittlung der magnetischen Feldstärke und Schalten der Ströme in bezug auf den Rotor stationär angebracht ist und eine vorgegebene Lage des Rotors in bezug auf den Stator zur Urzeugung eines Schaltsignals feststellt,

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und eine Stromgeneratoreinrichtung, die die Ankerwicklungen zur Erzeugung eines Ankerstroms in Abhängigkeit won dem Schaltsignal aufeinanderfolgend mit einem Einc gangssignal beaufschlagt, sowie Stromdetektoren zur Ermittlung der Stromstärke in den Ankerwicklungen vorgesehen sind, gekennzeichnet durch Einrichtungen (HIl, H21; MRl, MR2; LDl, LD2) zur Ermittlung der Feldstärke des mit den Ankerwicklungen (LIl, L12, L21, L22) gekop-

,Q pelten Magnetfeldes und durch eine MultipLiziereinrichtung (Uli, H21; MRl, MR2; 80, 81) zum Multiplizieren des ermittelten Stromstärkewertes und des ermittelten Feldstärkewertes zur Erzeugung eines das Gegenkopplungssignal bildenden drehmomentrepräsentativ/en Ausgangs-

^g signals.
3. Regelschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Multipliziereinrichtung einen ersten Hall-Generator (HIl) und einen zweiten Hall-Generator (H21) aufweist, die jeweils in der Nähe einer ersten Ankerwicklung (LIl, L12) bzw. einer zweiten Ankerwicklung ( L 2 1 , L 22) angebracht sind, und daß zwei Strorneingüngc; eines jeden Hall-Generators mit den Stromdetektoren zur Erzeugung des Gegenkopplungssignals verbunden sind.
4. Regelschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Multipliziereinrichtung ein erstes Magnet-Widerstandselement (MRl) und ein zweites Magnet-Widerstahdselement (MR2) aufweist, die jeweils in der Nähe der ersten Ankerwicklung (LIl, L12) bzw. der zweiten Ankerwicklung (L2.1, L22) angebracht und mit der jeweiligen Ankerwicklung in Reihe geschaltet sind.
5. Regelschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Multipliziereinrichtung eine erste Brückenschaltung (61) und eine zweite Brückenschaltung

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(62) umfaßt, die jeweils eine erste Schaltungsanordnung mit einer Rnihenschaltung eines ersten und eines zweiten Widerstands (63, 64; 67, 68), eine zweite Schaltungsanordnung mit einer Reihenschaltung des jeweiligen Magnet-Widerstandselements (MRl; MR2) mit einem dritten Widerstand (65; 69) und eine Einrichtung (66; 70) zur Subtraktion einer am Verbindungspunkt zwischen dem ersten und dem zweiten Widerstand anstehenden Spannung von einer am VerbindUngspunkt zwischen dem jeweiligen Magnet-Widerstandsülement und dem dritten Widerstand anstehenden Spannung zur Erzeugung des Ausgangssignals aufweist, und daß die ers.'.e und die zweite Schaltungsanordnung einer jeden Brückcnschaltung (61; 62) mit einem mit einer

jeweiligen Ankerwicklung verbundenen Schaltungsknoten-15

punkt gekoppelt ist.
6. Regelschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Multipliziereinrichtung eine erste Magnetfeldmeßspule (LDl) und eine zweite Magnetfeldmeßspule (LD2), die jeweils in der Nähe der ersten Ankerwicklung (LIl, L12) bzw. der zweiten Ankerwicklung (L21, L22) angeordnet sind, und eine Multiplizierschaltung zur Multiplikation des von dem Stromdetektor (21, 21') ermittelten Stromuertes mit der in der jeweiligen Magnetfeldmeßspule

erzeugten Spannung aufweist.