DE3516985A1

DE3516985A1 - Gleichstrommotor

Info

Publication number: DE3516985A1
Application number: DE19853516985
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl.-Ing. 8079 Tauberfeld Dengler; Georg Dipl.-Ing. 8071 Großmehring Sterler
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1985-05-10
Filing date: 1985-05-10
Publication date: 1986-08-14

Description

Gleichstrommotor
Die Erfindung betrifft einen Gleichstrommotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Drehrichtung eines Gleichstrommotors läßt sich dadurch ändern, daß über Relais der Strom wahlweise von dem einen zum anderen Pol oder, durch Umschalten der Relais, in umgekehrter Richtung durch den Motor geführt wird.
Nachteilig ist dabei, daß insbesondere bei größeren Motorleistungen und dadurch größeren Stromfluß beim Umschalten der Relais Funken an den Relaiskontakten auftreten, die zu Abbrand führen und dementsprechend die Lebensdauer der Relais stark beeinträchtigen.
Um derartige Nachteile zu überwinden, sind bereits Brückenschaltungen aus Leistungstransistoren vorgeschlagen worden, wozu vier bipolare Transistoren notwendig sind. Als Schalttransistoren werden wegen der hohen Ströme jedoch in der Regel Darlington-Transistoren verwendet, wodurch ein relativ großer Spannungsabfall über den Schalttransistoren in Kauf zu nehmen ist. Diese über den Transistoren abfallende Spannung steht am Motor nicht mehr zur Verfügung.
Ein entsprechender Aufbau aus MOS-Feldeffekttransistoren erfordert einen verhältnismäßig großen Elektronikaufwand.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache Umschaltung der Drehrichtung von Gleichstrommotoren vorzuschlagen, die die Nachteile des Standes der Technik vermeiden.
Die Aufgabe wird gelöst durch den Hauptanspruch.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Drehrichtung des Gleichstrommotors durch Umschalten von Relais zu ändern. Um jedoch den Abbrand der Relaiskontakte zu verhindern, wird vor dem Umschalten der Relais über einen Halbleiterschalter der durch die Relais fließende Strom ausgeschaltet, die an den Arbeitskontakten dementsprechend stromlosen Relais werden umgeschaltet, und anschließend wird über den Halbleiterschalter der Strom wieder eingeschaltet.
Die Relais werden also lediglich im stromlosen Zustand umgeschaltet, so daß ein Abbrand zuverlässig verhindert wird.
Dadurch ist lediglich ein einziger Halbleiterschalter erforderlich, so daß der Aufwand verhältnismäßig klein bleibt, andererseits steht zum Umschalten der Richtung des durch den Gleichstrommotor fließenden Stromes die Relaistechnik zur Verfügung, die sicherstellt, daß kein zusätzlicher, nennenswerter Spannungsabfall auftritt. Die Erfindung vereinigt in sich also die mit einem Halbleiterschalter und mit Relais jeweils verbundenen Vorteile, ohne dabei die spezifischen Nachteile zu übernehmen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figur im Detail erläutert.
Ein Gleichstrommotor 10 hat seine Polanschlüsse 12 und 14, durch die ein Strom, der von dem positiven Spannungsanschluß 30 zum negativen Masseanschluß 28 fließt, geführt wird.
Die Windungen eines Relais 16 werden von einem Anschluß 20 angesteuert, der andere Anschluß der Relaisspule ist bei 24 an positive Spannung gelegt. Gleichermaßen ist ein Relais 18 vorgesehen, dessen Spule über einen Anschluß 22 angesteuert wird, die mit ihrem anderen Anschluß an der positiven Spannungsversorgung 26 liegt. Das Relais 16 hat die Arbeitskontakte 32 und 34, die je nach Erregung oder Entregung der Spule 16 mit einem Arbeitskontakt 36 verbindbar sind. Der Arbeitskontakt 36 liegt am Polanschluß 12 des Gleichstrommotors 10.
Gleichermaßen sind dem Relais 18 Arbeitskontakte 38 und 40 zugeordnet, die wahlweise mit einem Kontakt 42, je nach Relaisstellung, verbindbar sind. Der Arbeitskontakt 42 liegt am Pol 14 des Gleichstrommotors 10.
Der Arbeitskontakt 32 des Relais ist an die positive Versorgungsspannung 30 angeschlossen, ebenso der Arbeitskontakt 38 des Relais 18.
Der Arbeitskontakt 34 des Relais 16 ist dem Masseanschluß 28 zugeordnet, ebenso der Arbeitskontakt 40 des Relais 18.
Zwischen den Arbeitskontakten 34 und 40 und dem Masseanschluß 28 ist ein Halbleiter 44 vorgesehen, in der Zeichnung als Power-MOS-FET dargestellt. Durch Ansteuern des Anschlusses 46 lassen sich die Anschlüsse 48 uhd 50 dieses Halbleiters 44 hochohmig oder niederohmig miteinander verbinden, so daß im niederohmigen Zustand des Halbleiters 44 der Anschluß 48 mit dem Anschluß 50 verbunden ist und damit die Relaiskontakte 34 und 40 auf Massepotential 28 liegen.
Im hochohmigen Zustand des Halbleiters 44 ist die Verbindung zwischen den Relaiskontaktep 34 bzw. 40 und dem Masseanschluß gesperrt, es kann kein Strom durch den Gleichstrommotor 10 fließen.
Die Funktion der Schaltung ist folgende: Im Ausgangszustand der Schaltung sind die Relais 16 und 18 so angesteuert, daß der Pol 12 des Gleichstrommotors 10 mit dem einen Anschluß der Spannungsversorgung und der Pol 14 des Gleichstrommotors 10 mit dem anderen Anschluß der Spannungsversorgung verbunden ist.
In der in der Figur dargestellten Ausgangslage ist der Arbeitskontakt 32 mit dem Arbeitskontakt 36 verbunden, so daß der Gleichstrommotor 12 positive Versorgungsspannung erhält, während der Pol 14 des Gleichstrommotors 10 über die Arbeitskontakte 42 und 40 an Masse gelegt ist. Befindet sich der Halbleiter 44 im eingeschalteten Zustand, fließt ein Strom 30 vom positiven Anschluß der Spannungsversorgung über den Arbeitskontakt 32 und den Arbeitskontakt 36 zum Polanschluß 12 des Gleichstrommotors 10, wodurch der Motor 10 in eine Richtung gedreht wird. Der Strom fließt weiter vom Polanschluß 14 über die Arbeitskontakte 42 und 40 und die Halbleiterstrecke 48, 50 zum Masseanschluß 28.
Mit 52 und 54 sind die Signale dargestellt, die an die Anschlüsse 20 bzw. 22 der Relais gelegt werden, mit 56 ist das Signal bezeichnet, das an den Steueranschluß 46 des Halbleiters 44 geführt wird.
Wird nun die Drehrichtung des Gleichstrommotors 10 umgekehrt, wird zuerst der Steueranschluß 46 des Halbleiters 44 über das Signal 56 auf Null gelegt, so daß der Halbleiter 44 sperrt. Damit fließt durch die Schaltung kein Strom mehr, der Gleichstrommotor 10 stoppt.
Anschließend wird der Anschluß 20 des Relais 16 und der Anschluß 22 des Relais 18 umgepolt, so daß die Verbindung zwischen den Arbeitskontakten 32 und 36 aufgehoben wird und statt dessen die Arbeitskontakte 36 und 34 miteinander verbunden werden, gleichzeitig die Verbindung der Arbeitskontakte 40 und 42 aufgehoben wird und statt dessen die Arbeitskontakte 38 und 42 miteinander verbunden werden.
Dieser Umschaltvorgang ist nach einem Zeitraum 4 t beendet, wobei sich A t im wesentlichen aus der Größe des Relaisklappern bestimmt.
Nach diesem Zeitraum A t wird ein Signal auf den Anschluß 46 des Halbleiters 44 geführt, so daß der Halbleiter 44 von den hochohmigen in den niederohmigen Zustand übergeht und ein Stromfluß von dem Anschluß 48 zum Anschluß 50 möglich ist. Dadurch fließt Strom durch die Gesamtschaltung, nunmehr jedoch nicht mehr vom Pol 12 des Gleichstrommotors 10 zum Pol 14, sondern umgekehrt vom Pol 14 zum Pol 12, so daß sich die Drehrichtung des Gleichstrommotors ändert.
Die geringe Zeitverzögerung b t ist im praktischen Betrieb in den meisten Anwendungsfällen durch den Benutzer nicht zu realisieren, andererseits wird durch die Schaltung sichergestellt, daß die Relais stets nur im stromlosen Zustand umschalten, so daß die Arbeitskontakte der Relais geschont werden.

Claims

Patentansprüche 1. Gleichstrommotor, dessen erster Pol über die Schaltkontakte eines ersten Relais wahlweise mit dem Plus-Anschluß oder dem Minus-Anschluß einer Spannungsversorgung verbindbar ist, und dessen zweiter Pol wahlweise über ein zweites Relais mit dem jeweils entgegengesetzten Anschluß der Spannungsversorgung verbindbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine steuerbare Halbleiterstrecke (44) zwischen einem der Spannungsanschlüsse (28) und den Polen (12, 14) des Gleichstrommotors (10) vorgesehen ist, und eine Logikschaltung, die Relais (16, 18) und die Halbleiterstrecke (44) derart steuert, daß vor dem Umschalten der Relais (16, 18) die Halbleiterstrecke (44) in den Sperrzustand und erst nach Vollendung des Umschaltvorganges wieder in den Leitzustand übergeht.
2. Gleichstrommotor nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß als Halbleiterstrecke ein MOS-Feldeffekttransistor vorgesehen ist.
3. Gleichstrommotor nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Zeitunterschied zwischen dem Umschalten der Relais und dem nachfolgenden Umschalten der Halbleiterstrecke größer ist als die durchschnittliche Dauer des Relaisklappern.