DE3322081A1 - Schaltschutz fuer kollektorlosen gleichstrommotor - Google Patents

Description

• SCHALTSCHUTZ FüR KOLLEKTORLOSEN GLEICHSTROMMOTOR.
• Die Erfindung betrifft einen Schaltschutz für einen kollektorlosen, einen mit Transistoren betriebenen Kommutator aufweisenden Gleichspannungsmotor.
• Bei Motoren der bezeichneten Gattung, insbesondere bei Ventilatoren, wird meist eine sogenannte "Verpoldiode" in die Versorgungsleitung des Kommutators geschaltet. Diese Diode soll verhindern, dass die Stromversorgung mit der falschen Polarität angeschlossen wird, was zur Zerstörung der Schaltung führen kann.
• Ein solcher Schutz hat jedoch den Nachteil, dass die beim Abschalten des Motors oder beim Kommutieren der Betriebsspannung auftretenden, induktiv verursachten Schaltimpulse, die auf der Verorgungsleitung entstehen, nicht über den Innenwiderstand der Stromquelle abfliessen können, wie dies ohne die Verpoldiode möglich wäre. Dadurch können seinerseits wieder Beschädigungen, insbesondere an den Transistoren des Kommutators oder noch weiterer Transistor-oder IC-bestückter Schalt-, Steuer oder Regelkreise des Motors entstehen.
• Um dies zu verhindern ist bisher die Versorgungsspannung für die Motorwicklung mit einem Filterkondensator überbrückt worden.
• Dieser Filterkondensator hat jedoch seinerseits den wesentlichen Nachteil, dass seine Lebensdauer statistisch begrenzt ist, dass diese jedoch die Lebensdauer der Gesamtanordnung bestimmt.
• Insbesondere bei erhöhten Betriebstemperaturen ist die statistische Ausfallrate des Filterkondensators derart hoch, dass die Lebensdauererhöhung, die durch die kollektorlose Bauweise erreicht wird, nahezu aufgehoben ist.
• Ein weiterer Nachteil tritt insbesondere bei Ventilatoren, vor allem bei zweipulsigen Reluktanzmomentmotoren auf.
• Solche Ventilatoren werden meist zur Kühlung von elektronischen Baugruppen verwendet und sollen deshalb sehr flach sein. Dabei stört der grosse Raumbedarf der Filterkondensatoren.
• Eine weitere Lebensdauererhöhung bei gleichzeitiger Erhaltung der Sicherungseigenschaften für die Schaltung von kollektorlosen Gleichstrommotoren, insbesondere von zweipulsigen Reluktanzmomentmotoren, sowie eine Verringerung des Raumbedarfes, insbesondere bei Ventilatoren, hat sich die Erfindung deshalb zur Aufgabe gemacht.
• Sie löst diese Aufgabe dadurch, dass die Versorgungsleitung für die Motorwicklung mit einer Zenerdiode überbrückt ist, deren Zenerspannung mindestens die maximale Betriebsspannung für die Motorwicklung aufweist.
• Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass nunmehr die beim Ausschalten oder Kommutieren der Versorgungsspannung für die Motorwicklung einer solchen Anordnung entstehenden Impulse über die Zenerdiode abgeleitet werden, wenn deren Durchbruchspannung durch die Impulse überschritten wird, dass aber beim Betrieb selbst die Zenerdiode stromlos bleibt.
• Da die Zenerdiode in einem sehr weiten Temperaturbereich stabil ist und auch nur geringe statische Fehler aufweist, ist die erfindungsgemässe Anordnung hinsichtlich der Lebensdauer allein durch die mechanischen Teile des Motors, die der Abnutzung unterworfen sind, bestimmt. Dies sind im wesentlichen nur noch die Motorlager. Der geringere Raumbedarf der Zenerdiode ist ohne weiteres erkennbar.
• Eine optimale Zenerspannung ist eine die maximal auftretende Betriebsspannung um 10% übersteigende Spannung.
• Die hierbei auf der Versorgungsleitung auftretende Restwelligkeit wird ohne Schaden von den elektronischen Bauteilen des Kommutators aufgenommen.
• Soll die Restwelligkeit vollständig eliminiert werden, ist die Zenerspannung der Zenerdiode gleich der Betriebsspannung.
• In der Zeichnung ist die Erfindung schematisch dargestellt.
• Es zeigen: Fig.1 : die erfindungsgemässe Schaltung, Fig.2 : den resultierenden Spannungsverlauf.
• Die Diode D in Fig.1 ist die "Verpoldiode", die Beschädigungen an den Schaltelementen der -nicht im Detail gezeichneten- Spannungsversorgung K, beispielsweise des Kommutators, eines kollektorlosen Gleichstrommotors M durch Anschluss von falsch gepolten Betriebsspannungen VB an den Klemmen K1, K2 verhindern soll.
• Zwischen Kathode der Diode D und Bezugspotential entstehen durch die Kommutierung des den Motor antreibenden elektronischen Kommutators spitze, hochfrequenzhaltige Impulse Ia1,Ia2,.. über der Betriebsspannung VB gemäss Fig. 2.
• Nachdem eine Zenerdiode ZN mit einer Zenerspannung von Veb+10% gemäss Fig.1 die Versorgungsspannung VB überbrückt, entstehen Impulse Iel,1e2,.. von verringerter Höhe.
• Impulshöhen von etwa 10% der Betriebsspannung werden dabei ohne Schäden von den Bauteilen aufgenommen. Der Querstrom durch die Zenerdiode ZN ist dabei vernachlässigbar.
• Sollen die Spannungsimpulse Iel,1e2... noch weiter verringert werden, muss die Zenerspannung näher an die Betriebsspannung gelegt werden.
• Stimmt die Zenerspannung mit der Betriebs spannung überein, fliesst ein geringer, permanenter Querstrom. Die Spannungsimpulse verschwinden dann aber vollständig.

Claims (5)

1. PATENTANSPRUCHE Schaltschutz für einen kollektorlosen, einen mit Transistoren betriebenen Kommutator aufweisenden Gleichspannungsmotor, dadurch gek e n n z e i c h ne t, dass die Versorgungsleitung (V) für die Motorwicklung (M) mit einer Zenerdiode (ZN) überbrückt ist, deren -Regelspannung mindestens die maximale Betriebs spannung (VB) für die Motorwicklung (M) aufweist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zenerspannung der Zenerdiode (ZN) die Betriebsspannung (VB) um 10% übersteigt.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zenerspannung der Zenerdiode (ZN) gleich der Betriebsspannung (VB) ist.
4. 4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichspannungsmotor ein zweipulsiger Reluktanzmomentmotor ist.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichspannungsmotor einen Ventilator antreibt.