DE3526007A1

DE3526007A1 - Kollektorloser gleichstrommotor

Info

Publication number: DE3526007A1
Application number: DE19853526007
Authority: DE
Inventors: Benno Doemen; Rolf Dr.-Ing. 7742 St Georgen Müller
Original assignee: Papst Motoren & Co Kg 7742 St Georgen GmbH; Papst Motoren GmbH and Co KG
Current assignee: Papst Licensing GmbH and Co KG
Priority date: 1984-07-20
Filing date: 1985-07-20
Publication date: 1986-01-23
Anticipated expiration: 2005-07-21
Also published as: US4748388A; DE3526007C2

Description

Kollektor los er Gleichstrommotor
Die Erfindung betrifft einen kollektorlosen Gleichstrommotor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein derartiger Motor ist bekanntgeworden aus der DE - OS 30 10 435. Der dort dargestellte zweipulsige Motor hat einen außerordentlich einfachen Aufbau, und die Isolation der beiden Stränge wird bei ihm weniger beansprucht als bei anderen Motoren, so daß sie eine höhere Lebensdauer hat.
Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Motor weiter zu verbessern.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen. Es gelingt so in außerordentlich einfacher Weise, die Kommutierungsvorgänge zu verzögern und jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgende Statorstromimpulse einen stromlosen Abschnitt einzuschalten. Dies verbessert den Wirkungsgrad eines solchen Motors, schont die Leistungstransistoren, da die Kommutierung bereits beginntolangedie induzierte Spannung noc92hoCS ist, und reduziert die Motorgeräusche, da unerwünschte Stromspitzen während des Kommutierungsvorgangs vermieden werden.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen, sowie aus den Unteransprüchen. Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines zweisträngigen, zweipulsigen kollektorlosen Gleichstrommotors bekannter Bauart, Fig. 2 ein erstes Auführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 3 eine Variante zu Fig. 1, bei der die Blockiersicherheit in beiden Strängen durch einen einzigen Koppelkondensator von kleiner Kapazität bewirkt wird, Fig. 4 eine schematische Darstellung einer bifilaren, also zweidrähtigen, zweisträngigen Wicklung, wie sie bei der Erfindung mit Vorteil verwendet werden kann, Fig. 5 eine zweite Variante zu Fig. 3, und Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In den nachfolgenden Figuren werden gleiche oder gleichwirkende Teile jeweils mit denselben Bezugs zeichen bezeichnet und gewöhnlich nur einmal beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines zweipulsigen kollektorlosen Gleichstrommotors 10, wie er z.B.
aus der US - PS 4 030 005 oder der DE - PS 23 46 380 bekannt ist.
Definitionen: Zweipulsig: Die Pulsigkeit gibt die Zahl der Stromimpulse an, welche der Statorwicklung pro Rotordrehung von 3600 el.
zugeführt werden. Dem in Fig. 1 dargestellten Motor werden z.B. während einer vollen Umdrehung, was bei einem zweipoligen Motor 3600 el. entspricht, nur zwei im wesentlichen gleich lange und gleich starke Stromimpulse zugeführt, von denen der eine den Strang 25 in Richtung von a1 nach e1 und der andere den Strang 26 in Richtung von e2 nach a2 durchfließt.
Zweisträngig: Der Motor hat zwei Wicklungsstränge 25 und 26 Zweipolig: Der Rotor hat zwei Pole.
Besonders ist darauf hinzuweisen, daß sich die vorliegende Erfindung in gleicher Weise für Motoren mit höherer Polzahl eignet, z.B. für vierpolige, sechspolige etc. Motoren, und daß sie sich gleichermaßen z.B. auch für vier- oder sechspulsige Motoren eignet, wobei dann z.B. für einen vierpulsigen Motor die Schaltung nach Fig. 2, 3, 5 oder 6 verdoppelt werden muß und die beiden Hall-ICs in entsprechendem Abstand, z.B. bei einem vierpulsigen Motor in einem 0 Abstand von 90 el., am Stator angeordnet werden müssen.
Der in Fig. 1 dargestellte Motor 10 ist ein Außenläufermotor mit einem zweipoligen Außenrotor 11, dessen radi.ale Magnetisierung in üblicher Weise durch N und S angedeutet ist. Diese Magnetisierung ist bevorzugt etwa trapezförmig 0 mit engen Lücken 14 und 15 (ca. 5.. .10 el.) zwischen den Polen. Die trapezförmige Magnetisierung ergibt eine praktisch konstante Induktion (= Magnetflußdichte) über jeweils 170...1750 el., und daran anschließend einen monotonen Abfall der Magnetisierung, vergl. das DBP 23 46 380, wo das ausführlich erläutert ist.
Der Rotor 11 hat ein Umfangsteil 12, z.B. einen tiefgezogenen Becher aus Stahl, dessen (nicht dargestellter) Boden mit der (nicht dargestellten) Welle des Rotors verbunden ist. In diesem Topf 12 ist der eigentliche Magnet 13 befestigt, meist ein sogenannter Gummimagnet. Auf dem Topf 12 sind Lüfterflügel 17 des Lüfters aufgeschweißt, welcher vom Motor 10 angetrieben wird. Es ist nur ein einziger Flügel 17 dargestellt. In Fig. 1 sind die Stellen mit praktisch konstanter Induktion für den Nordpol durch Schraffierung und für den Südpol durch kleine Punkte schematisch angedeutet. Die Drehrichtung ist mit 16 bezeichnet.
Der Stator 18 hat zwei ausgeprägte Pole: Einen oberen Pol 19, und einen unteren Pol 20, welche zwischen sich Nuten 23 und 24 einschließen, in denen die beiden Stränge 25 und 26 der Statorwicklung angeordnet sind, deren Anschlüsse mit a1 und el (Strang 25) bzw. a2 und e2 (Strang 26) bezeichnet sind. Ein Rotorstellungssensor 32 ist an der öffnung der Nut 24 angeordnet. Der Sensor 32 ist hier als digital arbeitender Hall-IC ausgebildet, der an seinem Ausgang ein Steuersignal 41 (Fig. 2) liefert. Naturgemäß sind auch andere Sensoren möglich, z.B. ein optischer Sensor, analog arbeitende Hall-ICs, Reedkontakte etc.
Der Luftspalt 33 über dem Statorpol 19, und der mit ihm in der Form übereinstimmende Luftspalt 34 über dem Pol 20> sind so ausgebildet, wie das die US - PS 4 030 005 zeigt.
Z.B. nimmt, ausgehend von der Nut 23, der Luftspalt 33 in Drehrichtung bis zu einem Maximum 30 zu, und nimmt von da an monoton bis zu einem Minimum d1 wieder ab. Man erzeugt so ein Reluktanzmoment der gewünschten Form. Hierzu wird der Kürze halber auf das DBP 23 46 380 hingewiesen, um unnötige Längen zu vermeiden. Naturgemäß kann ein erfindungsgemäßer Motor in gleicher Weise auch als Innenläufermotor aufgebaut werden. Die Luftspaltform hängt von der Form des gewünschten Reluktanzmoments und von der Art der Magnetisierung des Rotors 11 ab. Die Pollücken 14 und 15 können mit Vorteil geschrägt sein. - Der Motor nach Fig. 1 ist nur als Beispiel dargestellt, um das Verständnis der nachfolgend dargestellten Schaltungen zu erleichtern. Selbstverständlich können in gleicher Weise auch andere Motoren verwendet werden, z.B. Innenläufermotoren, Motoren mit flachem Luftspalt, etc.
Der als Rotorstellungsgeber dienende, digital arbeitende Hall-IC 32 ist mit einem Anschluß an eine Minus leitung 35 und mit seinem anderen Anschluß an eine Plusleitung 36 angeschlossen. Parallel zu ihm kann ein Speicherkondensator 37 (z.B. 100 pF) liegen. Am Ausgang 40 des Hall-ICs 32 ist im Betrieb dessen Steuersignal 41 verfügbar, das zwischen "hoch" und "niedrig" springt, z.B. zwischen etwa Null V und etwa 24 V, wenn die Spannung zwischen den Leitungen 36 und 35 24 V beträgt. Dieser Ausgang des Hall-ICs 32 ist über einen Widerstand 42 mit der Plusleitung 36 und über einen Widerstand 43 mit den Steuerelektroden (Basen) eines npn-Treibertransistors 44 und eines pnp-Treibertransistors 45 verbunden. Die Emitter der Transistoren 44 und 45 sind miteinander, über einen Kondensator 46 von niedrigem Kapazitätswert (1..10 nF) mit den Basen, sowie direkt mit einer Mittelanzapfung 47 verbunden, von der ein Widerstand 48 zur Plusleitung 36 und ein Widerstand 49 zur Minusleitung 35 führt. Die Widerstände 48 und 49, welche zusammen einen Spannungsteiler bilden, haben gewöhnlich etwa dieselben Widerstandswerte, so daß an der Mittelanzapfung 47 das halbe Betriebspotential als Bezugspotential zur Verfügung steht.
Der Kollektor des Treibertransistors 44 ist mit der Basis eines pnp-Darlingtontransistors 52 verbunden, und der Kollektor des Treibertransistors 45 ist mit der Basis eines npn-Darlingtontransistors 53 verbunden. Der Emitter des Transistors 52 ist mit der Plusleitung 36, der des Transistors 53 mit der Minusleitung 35 verbunden. Der Kollektor des Transistors 52 ist mit dem Anschluß al des Stranges 25 verbunden, dessen anderer Anschluß el mit der Minusleitung 35 verbunden ist. Ebenso ist der Kollektor des.Transistors 53 mit dem Anschluß a2 des Stranges 26 verbunden, dessen anderer Anschluß e2 mit der Plusleitung 36 verbunden ist.
Parallel zur Emitter-Kollektor-Strecke des Darlingtontransistors 52 kann eine Zenerdiode 54 geschaltet sein, parallel zur Emitter-Kollektor-Strecke des Darlingtontransistors 53 eine Zenerdiode 55. Die Dioden 54 und 55 dienen dazu, Spannungsspitzen beim Sperren des betreffenden Transistors unschädlich zu machen.
Ebenso kann zwischen den Kollektoren der Darlingtontransistoren 52 und 53 und der Mittelanzapfung 47, also den Emittern der Treibertransistoren 44 und 45, jeweils ein Gegenkopplungskondensator 57 bzw. 58 vorgesehen werden, die typisch jeweils eine Grösse von 5 ... 30 nF haben und deren Aufgabe es ist, die Schaltgeschwindigkeit der Darlingtontransistoren 52 und 53 zu reduzieren und so ebenfalls Abschalt-Spannungsspitzen und HF-Störungen zu unterdrücken.
Es hat sich gezeigt, daß die Gegenkopplungskondensatoren 57 und 58 eine ausgezeichnete Wirkung in diesem Sinne erbringen.
Wirkungsweise von Fig. 2 Wenn im Betrieb das Steuersignal 41 einen niedrigen Wert hat, leitet der Treibertransistor 45 und damit auch der Darlingtontransistor 53, so daß ein Strom von e2 nach a2 durch den Strang 26 fließt. Dabei liegt am Kondensator 46 die Emitter-Basis-Spannung des Treibertransistors 45 von etwa 0,6 V, d.h. die in Fig. 2 linke Elektrode des Kondensators 46 ist negativer als die rechte Elektrode.
Springt nun das Steuersignal 41 auf einen hohen Wert, z.B.
auf + 24 V, so wird der Treibertransistor 45 gesperrt, und zwar mit einer gewissen, geringen Verzögerung, da der Kondensator 46 zunächst über den hochohmigen Widerstand 43 so umgeladen werden muß, daß seine Spannung unter die "Schwellenspannung" der Basis-Emitter-Strecke des Transistors 45 sinkt. Danach tritt eine relativ lange Umladungszeit ein, während deren der Kondensator 46 von der "Schwellenspannung" des Transistors 45, z.B. -0,5 V bezogen auf den Punkt 47, umgeladen wird auf die "Schwellenspannung" des Transistors 44, z.B. + 0,5 V, bezogen auf den Punkt 47. Während dieser relativ langen Umladezeit ist keiner der beiden Treibertransistoren, und damit auch keiner der beiden Leistungstransistoren 52, 53 leitend, d.h. man erhält die gewünschte Strompause zum Kommutierungszeitpunkt. Erst nach Ablauf dieser Pause wird der Treibertransistor 44 leitend, d.h. die Dauer der Pause zwischen den Einschlatzuständen kann durch Wahl der Größe des Kondensators 46 und des Widerstands 43 beliebig beeinflußt werden. Während dieses Umschaltvorgangs sind also die Leistungstransistoren beide gesperrt.
Wenn der Treibertransistor 44 leitend wird, erhält der Leistungstransistor 52 einen Basisstrom und wird ebenfalls leitend, so daß im Strang 25 ein Strom von al nach el fließt.
Die Stränge 25 und 26 sind durch ihre Anordnung auf demselben Statorblechpaket 18 wechselspannungsmäßig miteinander gekoppelt. Wenn diese Kopplung nicht genügend groß ist, z.B. beim Fehlen eines Statorblechpakets, kann zwischen die Anschlüsse al und a2 ein Koppelkondensator 50 geschaltet werden, wie das in der DE-OS 30 10 435 ausführlich beschrieben ist, so daß zur Vermeidung unnötiger Lägen auf den gesamten Inhalt diser DE-OS verwiesen werden kann.
Alternativ kann man zur Erzielung einer engen wechselspannungsmäßigen Kopplung zwischen den Stängen 25 und 26 diese zweidrähtig wickeln (sogenannte bifilare Wicklungsweise), wie das in Fig. 4 schematisch dargestellt ist.
Bei Fig. 2 ist zur Sicherung des Motors 10 gegen Überhitzung dann, wenn sein Rotor 11 blockiert ist, also sich nicht drehen kann, ein PTC-Widerstand 59 in die Plusleitung 36 eingeschaltet. Wird der Motorstrom durch ein Blockieren des Rotors 11 zu groß, so erhitzt sich der Widerstand 59 und senkt den Motorstrom auf ein ungefährliches Maß.
Fig. 3 zeigt eine Variante zu Fig. 2. Dort ist der PTC-Widerstand 59 ersetzt durch eine Diode 60, welche bei falscher Polung des Motors einen Stromfluß durch diesen verhindert, und in Serie mit dem Widerstand 43 des RC-Gliedes 43, 46 ist ein Kondensator 62 von z.B. 0,1 pF eingeschaltet, der die Blockiersicherheit bewirkt. Die übrigen Elemente der Schaltung nach Fig. 3 stimmen mit denjenigen der Fig. 2 überein und werden deshalb nicht nochmals beschrieben.
Im Betrieb arbeitet die Schaltung nach Fig. 3 so , wie das bei Fig. 2 beschrieben wurde, wobei durch den Koppe.lkondensator 62 einmal ein Strom von rechts nach links (bezogen auf Fig. 3) fließt, wenn der Treibertransistor 45 leitend ist, und anschließend ein Strom von links nach rechts, wenn der Treibertransistor 44 leitend ist, so daß der Koppelkondensator 62 laufend umgeladen wird und für den durch ihn fließenden Wechselstrom nur einen geringen Widerstand darstellt.
Wird der Rotor 11 blockiert, und es ist z.B. der Treibertransistor 44 leitend, so fließt so lange ein Strom über die Widerstände 42 und 43, den Kondensator 62, die Basis-Emitter-Strecke des Treibertransistors 44, die Mittelanzapfung 47 und den Widerstand 49, bis sich der Kondensator 62 genügend stark aufgeladen hat. Dann wirkt dieser Kondensator als Isolator, und der Treibertransistor 44 erhält keinen Basisstrom mehr, so daß er und der Transistor 52 stromlos werden und der Motor dann praktisch stromlos ist.
Zum erneuten Anlaufen genügt es, entweder den Motor 10 kurzzeitig aus- und dann wieder einzuschalten, oder dem Rotor 11 einen kurzen Drehimpuls zu geben. Dann läuft der Motor 10 wieder an.
Bei der Schaltung nach Fig. 3 ist besonders vorteilhaft, daß a) für beide Stränge 25 und 26 nur ein einziger Koppelkondensator 62 benötigt wirdi und daß - relativ b) dieser Koppelkondensator 62 einen/niedrigen Kapazitätswert hat, z.B. wie erläutert nur 0,1 pF, so daß auch bei beengten Raumverhältnissen für diesen Kondensator ein hochwertiges Produkt mit langer Lebensdauer verwendet werden kann. Man kann so die Vermeidung eines Elektrolytkondensators an dieser Stelle vermeiden, was die Lebensdauer erhöht.
Typische Werte der Bauelemente bei Fig. 3 Motor 10 für 24 V und 3000 U/min, Leistungsaufnahme 5 Watt.
(k = kOhm, n = nF) Hall-IC UGN 3016 Widerstand 42 4,7 k Widerstand 43 220 k Widerstände 48, 49 2,7 k Kondensator 46 22 n Kondensator 62 220 n Kondensatoren 57, 58 10 n Transistor 52 BD 680 Transistor 53 BD 679 Transistor 44 BC 546 Transistor 45 BC 556 Kondensator 37 100 uF Z-Diode 54, 55 ZY 60 Fig. 5 zeigt eine weitere Variante zu Fig. 2, die ebenfalls mit Fig. 2 weitgehend übereinstimmt, so daß wiederum dieselben Bezugszeichen verwendet werden wie dort. Bei Fig. 5 kann ebenfalls entweder der - gestrichelt angedeutete -Koppelkondensator 62 in Verbindung mit der Diode 60 verwendet werden, um den Motor 10 gegen Blockierung und falschen Anschluß an das Gleichstromnetz zu schützen, oder wie dargestellt der PTC-Widerstand 59 in der Plusleitung 36.
Das bei Fig. 2 und 3 verwendete eine RC-Glied 43, 46 ist bei Fig. 5 aufgeteilt worden in ein RC-Glied 43', 46' des Treibertransistors 44 und ein RC-Glied 43'', 46" des Treibertransistors 45. Die Kondensatoren 46', 46'' liegen jeweils parallel zur Emitter-Basis-Strecke des zugeordneten Treibertransistors. Der Widerstand 43' führt von der Basis des Treibertransistors 44 zu einem Knotenpunkt 65, und von diesem führt der Widerstand 43'' zur Basis des Treibertransistors 45. Der Knotenpunkt 65 ist entweder über den Koppelkondensator 62 oder direkt mit dem Ausgang des Hall-IC 32 verbunden, d.h. der Widerstand 43 entfällt bei der Schaltung nach Fig. 5 und ist ersetzt durch die Widerstände 43' und 43'l.
Die Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 5 entspricht derjenigen nach Fig. 2, d.h. bei jedem Sprung der Steuerspannung 41 müssen die Kondensatoren 46' und 46" umgeladen werden, was die erwünschte Schaltverzögerung und damit die Stromlücke bewirkt.
Die Schaltung nach Fig. 5 hat im Betrieb, d.h. bei laufendem Motor, dieselben vorteilhaften Eigenschaften wie die Schaltung nach Fig. 2 oder Auch bei Fig. 5 ist der Spannungsteiler 48, 49 zweckmäßig mit etwa gleichen Widerständen 48, 49 ausgelegt, um an der Mittelanzapfung 47 etwa die halbe Betriebsspannung zu erhalten, wobei sich durch die Gegenkopplung über die Kondensatoren 57 und 58 das Potential des Punktes 47 jeweils kurzzeitig ändern kann, wenn Abschaltvorgänge auftreten.
Auch bei Fig. 6 werden zahlreiche Elemente der Schaltung gemäß Fig. 2 verwendet, und diese sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet wie dort und werden nicht nochmals beschrieben.
Der pnp-Leistungstransistor 52 hat bei Fig. 6 einen npn-Treibertransistor 74, und der npn-Leistungstransistor 53 hat einen pnp-Treibertransistor 75. Die Basen der Transistoren 74 und 75 sind hier mit der Mittelanzapfung 47 des Spannungsteilers 48 und 49 verbunden. Der Kollektor des Transistors 74 ist mit der Basis des Transistors 52 und der Kollektor des Transistors 75 ist mit der Basis des Transistors 53 verbunden. Die Emitter der Transistoren 74 und 75 sind zu einem Knotenpunkt 76 geführt, der über den Widerstand 43 mit dem Ausgang des Hall-IC 32 und über einen Kondensator 77 mit der Minusleitung 35, also Masse, verbunden. Das RC-Glied wird hier gebildet von dem Widerstand 43 und dem Kondensator 77.
Arbeitsweise von Fig. 6 Nimmt man an, das Steuersignal 41 des Hall-IC 32 sei gerade niedrig gewesen und springe auf einen hohen Wert.
Bei dem niedrigen Ausgangssignal war der Kondensator 77 im wesentlichen entladen, und dadurch waren die Basen der Transistoren 74 und 75 positiver als deren Emitter, so daß der Transistor 74 und damit der Leistungstransistor 52 leitete. Durch den Potentialanstieg werden nun die Transistoren 74 und 52 gesperrt, und es fließt über die Widerstände 42 und 43 ein Ladestrom in den Kondensator 77, so daß dessen Spannung ansteigt.
Wenn die Spannung am Kondensator 77 genügend hoch geworden ist, werden die Basen der Transistoren 74 und 75 negativer als deren Emitter, so daß - nach Ablauf des Ladevorgangs -die Transistoren 75 und 53 leitend werden.
Springt nun das Steuersignal 41 wieder auf einen niedrigen Wert, so wird im Hall-IC 32 ein Transistor leitend, der den Ausgang des Hall-IC 32 mit der Minusleitung 35 verbindet.
Deshalb wird über diesen (nicht dargestellten) Transistor und den Widerstand 43 der Kondensator 77 entladen. Dabei sperren als erstes die Transistoren 75 und 53. Erst nach weiterer Entladung, während der beide Transistoren 52 und 53 gesperrt sind, werden dann wieder die Transistoren 74 und 52 leitend.
Man erhält also auch hier in sehr einfacher Weise die gewünscht Strompause zwischen aufeinanderfolgenden Strom- impulsen in den Strängen der Statorwicklung, und ein gleichzeitiges Einschalten der Transistoren 52 und 53 wird - wie bei allen vorhergehenden Ausführungsbeispielen - sicher vermieden.
Fig. 7 zeigt einen bevorzugten Aufbau der Schaltung für höhere Spannungen, z.B. 48V. Man erkennt, daß die Schaltung fast völlig symmetrisch aufgebaut ist. Diese Schaltung entspricht im Aufbau weitgehend derjenigen nach Fig. 3, und deshalb werden übereinstimmende Bauelemente mit denselben Bezugszeichen bezeichnet wie dort und nicht nochmals beschrieben.
In Serie mit der Diode 60 liegt hier als Sicherung ein Schmelzwiderstand,Oder als zusätzliche Sicherung dient.
Der Hall-IC 32 ist über einen Widerstand 81 an die Plusleitung 36 und über einen Widerstand 82 an die Minusleitung 35 angeschlossen, und parallel zu ihm liegt eine Zenerdiode 83 die die Spannung an ihm auf seine Betriebsspannung, z.B.
24 V, begrenzt. Die Widerstände 81 und 82 sind etwa gleich groß, so daß der Hall-IC 32 potentialmäßig symmetrisch zwischen den Potentialen der Leitungen 35 und 36 liegt.
Parallel zum Kondensator 46 ist ein hochohmiger Widerstand 84 geschaltet. Die Schaltung nach Fig. 7 hat ersichtlich viele Vorteile. Der Widerstand 84 liegt im Betrieb an einer Spannung von ca. 0,6V und führt deshalb einen Strom von ca.
l,uA, was nicht stört. Beim Kommutieren bewirkt dieser Widerstand eine zusätzliche Entladung des Kondensators 46, um bei dem zuvor leitenden Treibetransistor 44 oder 45 den Übergang zwischen leitendem und nichtleitendem Zustand abzukürzen.
Beim Blockieren des Rotors 11 fließt über den Kondensator 62 zunächst weiterhin ein Basisstrom zum Treibertransistor 44 oder 45. Dabei lädt sich der Kondensator 62 auf, und dieser Basisstrom nimmt deshalb ab, so daß die Leistungstransistoren 52 oder 53 in ein ungünstiges Gebiet ihrer Kennlinie gelangen. Der Widerstand 84 beschleunigt dann die Aufladung des Koppelkondensators 62, so daß der Übergang in den voll gesperrten Zustand des Leistungstransistors 52 oder 53 beschleunigt wird. Ein solcher Widerstand kann deshalb mit Vorteil auch bei Fig. 3 vorgesehen werden, um die Abschaltung beim Blockiervorgang zu beschleunigen.
Bei Fig. 5 müßte je ein solcher Widerstand hohen Widerstandswerts zu den Kondensatoren 46', 46" parallelgeschaltet werden, wenn der Koppelkondensator 62 vorgesehen wird. -- Auch die Schaltung nach Fig. 7 hat also einen sehr einfachen Aufbau bei ausgezeichneter Funktion.
Typische Werte der Bauelemente bei Fig. 7 Motor 10 für 30 bis 56 V, 3000 U/min, Leistungsaufnahme 5W.
k=k0hm, n=nF Hall-IC UGN 3016 Widerstand 42 22 k Widerstand 43 560 k Widerstände 48,49 10 k Kondensator 46 15 n Widerstand 84 510 k Kondensator 62 100 n Transistor 52 BD 684 53 53 BD 683 44 44 BC 550 C 45 45 BC 560 C Kondensator 37 100 pF Widerstände 81,82 1 k Zenerdiode 83 24 V Zenerdioden 54,55 ZY 120 Naturgemäß sind im Rahmen der Erfindung für den Fachmann zahlreiche Abwandlungen und Modifikationen möglich, ohne den durch die Ansprüche und die gesetzlichen Auslegungsregeln gezogenen Rahmen zu verlassen. Wegen der geringen Zahl von Bauelementen kann bei einem erfindungsgemäßen Motor die Schaltung besonders leicht in das Innere des Motors eingebaut werden, z.B. in den Motor eines Gerätelüfters von geringer axialer Länge.

Claims

Patentansprüche 1. Zweistängiger, zweipulsiger kollektorloser Gleichstrommotor (10), mit von rotorstellungsabhängigen Sensormitteln (32) gesteuerten Halbleitersteuermitteln (52, 53) zum Steuern der Ströme in den beiden Wicklungssträngen (25, 26), al) wobei der eine Wicklungsstrang (26) mit einem Ende (a2) über Haibleitersteuermittel eines Leitungstyps (z.B. npn-Transistor 53) mit dem einen Pol (z.B. Minuspol) eines Gleichstromnetzes und a2) der andere Wicklungsstrang (25) mit einem Ende (al) über Halbleitersteuermittel des entgegengesetzten Leitungstyps (z.B. pnp-Transistor 52) mit dem anderen Pol (z.B. Pluspol) des Gleichstromnetzes a3) gesteuert von den Sensormitteln (32) alternierend verbindbar ist, b) wobei ferner der eine Wicklungsstrang (26) mit seinem anderen Ende (e2) an den anderen Pol (z.B. Pluspol) und der andere Wicklungsstrang (25) mit seinem anderen Ende (el) an den einen Pol (z.B. Minuspol) des Gleichstromnetzes angeschlossen ist, und c) mindestens die mit den Halbleitersteuermitteln (52, 53) verbundenen Enden (a1, a2) der beiden Wicklungsstränge eine wechselspannungsmäBige Kopplung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, d) daß jedem Halbleitersteuermittel (52, 53) ein zu ihm komplementärer Treibertransistor (44, 45; 74, 75) zugeordnet ist, e) und daß mindestens ein den Treibertransistoren zugeordnetes RC-Glied (43, 46; 43', 46', 43'', 46''; 43, 77) zur Verzögerung der Kommutieringsvorgänge zwischen den beiden Treibertransistoren vorgesehen ist.
2. Motor nach Anspruch 1, bei dem als Rotorstellungssensor ein Sensor mit einem im Betrieb an seinem Ausgang zwischen "hoch" und "niedrig" wechselnden Steuersignal, insbesondere ein sogenannter Hall-IC (32), vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Steuerelektrode der Treibertransistoren (44, 45; 74, 75) mit einem im wesent-Bezuas- - - - --- - - -lichen konstanten/ Potential (Punkt 47) verbunden ist, das zwischen den Potentialen liegt, die das Steuersignal (41) bei "hoch" bzw. "tief" annimmt, und daß dieses Steuersignal (41), ggf. nach Verarbeitung, jeweils der anderen Steuerelektrode der Treibertransistoren (44, 45; 74, 75) zuführbar ist.
3. Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß je eine Steuerelektrode beider Treibertransistoren (44, 45; 74, 75) Bezuasmit demselben im wesentlichen konstanten/Potential (Punkt 47) verbunden ist.
4. Motor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Bezuq 5-zur Erzeugung des im wesentlichen konstanten/Potentials ein Spannungsteiler (48, 49) vorgesehen ist.
5. Motor nach mindestens einem der vorhergehenden. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Steuerelektroden mindestens eines Treibertransistors ein Kondensator (46; 46', 46") des RC-Gliedes liegt, und daß der Widerstand (43; 43', 43") des RC-Gliedes in einer das Steuersignal (41) zu dieser Steuerelektrode zuführenden Verbindung angeordnet ist.
6. Motor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Steuerelektroden jedes Treibertransistors (44, 45) ein Kondensator (46', 46'') eines RC-Gliedes liegt, und daß der Widerstand (43', 43t') des betreffenden RC-Gliedes jeweils in der Leitung liegt, die das Steuersignal (41) der betreffenden Steuerelektrode zuführt.
7. Motor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem Kondensator (46; 46', 46X') ein hochohmiger Widerstand (84) geschaltet ist.
8. Motor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den Steuerelektroden das Steuer signal (41) vom Rotorstellungsgeber (32) über einen Widerstand (43) zuführbar ist, und daß zwischen dem mit den Steuerelektroden verbundenen Ende dieses Widerstands (43) und einem Bezugspotential (35) ein Kondensator (77) vorgesehen ist, welcher zusammen mit diesem Widerstand (43) das RC-Glied bildet (Fig. 6).
9. Motor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Blockiersicherung des Motors (lO) in der Zuleitung des Steuersignals (41) vom Rotorstellungssensor (32) zu den Treibertransistoren (44, 45) ein Koppelkondensator (65) vorgesehen ist.
lO. Motor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Ladekreis des Koppelkondensators (62) parallel zu den Emitter-Basis-Strecken der Treibertransistoren (44, 45) ein hochohmiger Widerstand (84) vorgesehen ist, um bei Blockieren des Motors (10) den Ladevorgang des Koppelkondensators (62) zu beschleunigen.
11. Motor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwischen dem mit einem Wicklungsstrang (25, 26) verbundenen Ausgang eines Halbleitersteuermittels (52, 53) und der entsprechenden Steuerelektrode des zugeordneten Treibertransistors (44, 45) ein Gegenkoppelkondensator (57, 58) vorgesehen ist, um Abschalt-Spannungsspitzen und HF-Schwingungen zu reduzieren.
L2. Motor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Steuern der Ströme eines Strangpaares (25, 26) vorgesehenen Halbleitersteuermittel als komplementäre Transistoren, vorzugsweise als komplementäre Darlingtransistoren (52, 53) ausgebildet sind.
13. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wicklungsstränge (25, 26) eine enge transformatorische Kopplung aufweisen (Fig. 1; Fig. 4).
14. Motor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wicklungsstränge (25, 26) paralleldrähtig gewickelt sind (sogenannte bifilare Wicklung). (Fig. 4).
15. Motor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen einer an mindestens einem Wicklungsende vorhandenen engen wechselspannungsmäßigen Kopplung ein Koppelkondensator (50) zwischen den mit den beiden Halbleitersteuermitteln (52, 53) verbundenen Enden (al, a2) der beiden Wicklungsstränge (25, 26) angeordnet ist.
16. Motor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Energiespeichervermögen des Koppelkondensators (50) größenordnungsmäßig der beim Kommutierungsvorgang aus einem Wicklungsstrang ins Gleichstromnetz oder ein Speicherglied (37) des Motors rückspeisbaren Energie entspricht.
17. Verwendung eines Motors nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Antrieb eines Gerätelüfters, insbesondere eines Gerätelüfters axial kurzer Bauweise.