DE3609793A1

DE3609793A1 - Schaltungsanordnung zum drehsinnrichtigen anlauf eines einphasenmotors

Info

Publication number: DE3609793A1
Application number: DE19863609793
Authority: DE
Inventors: Rolf Baumann; Adolf Dr Ing Mohr; Ruediger Dr Ing Pfeiffer; Wolfgang Dipl Ing Pfeifer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1986-03-22
Filing date: 1986-03-22
Publication date: 1987-09-24

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum drehsinnrichtigen Anlauf eines Einphasenmotors.

Solche Einphasenmotoren ohne Kommutator, wie permanent magneterregte Synchronmotoren oder Hohlankerasynchron motoren mit vorwiegend permanentmagnetischer Erregung, benötigen Hilfsmittel zum Anlaufen des Rotors mit de finierter Drehrichtung. Bekannte Hilfsmittel sind Anlaß oder Hilfsphase (Widerstandsanlaßphase, Kondensatoranlaß phase, Kurzschlußhilfsphase) bei Induktionsmotoren oder asymmetrische Polausführung oder Anlaufsperren bei kleinen Synchronmotoren.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zum drehsinn richtigen Anlauf eines Einphasenmotors hat den Vorteil, mit relativ einfachen Mitteln eine elektrische Anlauf sperre zu realisieren, die ein Anlaufen des Einphasen motors in die falsche Drehrichtung verhindert. Im Ruhe zustand sind die Stromtore der Torschaltung geöffnet und bleiben dies auch, wenn der Rotor in die gewünschte Dreh richtung anläuft. Dreht der Rotor jedoch im falschen Dreh sinn, so wird der Schalter aktiviert und über den Schalter die Stromtore gesperrt. Der Stromfluß in der Motorwicklung wird unterbunden und der Rotor gelangt wieder zum Still stand. Im Stillstand öffnet der Schalter wieder die Strom tore, wodurch wieder ein Stromfluß in der Motorwicklung einsetzt und der Rotor erneut gestartet wird. Auf diese Weise werden die Startversuche so lange wiederholt, bis der Rotor in der vorgegebenen gewünschten Drehrichtung anläuft.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maß nahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserun gen der im Anspruch 1 angegebenen Schaltung möglich.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich dabei aus den Ansprüchen 4 bis 6. Durch diese Maßnahmen läßt sich in konstruktiv einfacher Weise das den Schalt kontakt betätigende Schaltglied des Schalters mit der Motorwelle derart kuppeln, daß der Schalter nur bei falscher Drehrichtung der Motorwelle betätigt wird.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich auch aus Anspruch 9. Durch diese Maßnahmen läßt sich die steuerbare Torschaltung und die Ansteuerung für die Torschaltung relativ einfach schaltungstechnisch reali sieren.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestell ten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschrei bung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine mit einem Einphasenmotor verbunde ne Schaltungsanordnung zum drehsinn richtigen Anlauf des Motors,

Fig. 2-4 jeweils eine schematische Ansicht eines drehsinnabhängig aktivierbaren Schalters der Schaltungsanordnung in Fig. 1.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Der in Fig. 1 mit 10 schematisch angedeutete kommutator lose Einphasenmotor liegt in üblicher Weise über zwei Anschlußklemmen 11, 12 an einer Wechselspannung von z. B. 220 V. Der Einphasenmotor 10 ist permanentmagneterregt, was durch den schematisch dargestellten Permanentmagnet pol 13 symbolisiert ist. Die Motorwelle des Einphasen motors 10 ist mit 14 bezeichnet. Die gewünschte Drehrich tung der Motorwelle 14 ist durch den Pfeil 15 gekenn zeichnet und ist rechtssinnig festgelegt.

Die Schaltungsanordnung zum drehsinnrichtigen Anlauf des Einphasenmotors 10 in Richtung Pfeil 15 weist eine in Reihe mit dem Einphasenmotor 10 angeordnete Torschaltung 16 auf, die aus zwei parallelen, steuerbaren Stromtoren mit einander entgegengesetzten Durchlaßrichtungen besteht. Im Beispiel der Fig. 1 ist die Torschaltung 16 als Triac 17 ausgebildet, dessen Steuerspannung von einem aus den Widerständen 18, 19 bestehenden Spannungsteiler 20 abge griffen ist. Hierzu ist der Steuereingang des Triac 17 mit dem Teilerabgriff 21 des Spannungsteilers 20 ver bunden und der Spannungsteiler 20 an die Anschlußklemmen 11, 12 gelegt, also der Reihenschaltung von Einphasenmotor 10 und Triac 17 parallel geschaltet. Die an dem Triac 17 liegende Steuerspannung kann mittels eines drehsinnabhän gig aktivierbaren Schalters 22 kurzgeschlossen werden. Der Schalter 22 besteht aus einem Schaltkontakt 23, dessen einer Anschluß an dem Teilerabgriff 21 des Spannungs teilers 20 und dessen anderer Anschluß an dem unteren Potentialpunkt des Spannungsteilers 20 liegt, und aus einem Schaltglied 24, das mit der Motorwelle 15 derart gekuppelt ist, daß es nur bei falscher Drehrichtung - also entgegen Pfeil 15 in Fig. 1 - den Schaltkontakt 23 schließt.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Schaltungsanordnung ist wie folgt.

Liegt an den Anschlußklemmen 11, 12 eine Wechselspannung, so liegt an dem Steuereingang des Triacs 17 eine Steuer spannung in der Größe des an dem Widerstand 19 des Spannungsteilers 20 abfallenden Spannung. Der Triac ist geöffnet. Die Motorwicklung wird von Wechselstrom durch flossen und der Motor läuft an. Läuft dabei die Motor welle 14 in die falsche Drehrichtung an, also entgegen Pfeil 15, so wird über die Motorwelle 14 das Schaltglied 24 betätigt und dieses schließt den Schaltkontakt 23. Damit wird die Steuerspannung am Steuereingang des Triacs 17 zu Null, und der Triac 17 sperrt. Der Stromfluß in der Motorwicklung wird unterbrochen, und die Motorwelle 14 ge langt zum Stillstand. Im Stillstand gibt das Schalt glied 24 den Schaltkontakt 23 wieder frei, dieser öffnet und der Motor 10 beginnt erneut zu starten. Der beschrie bene Vorgang wiederholt sich so lange, bis die Motorwelle 14 sich in die gewünschte Drehrichtung, also in Richtung Pfeil 15, dreht. Bei dieser Drehrichtung der Motorwelle 14 bleibt das Schaltglied 24 des Schalters 22 von der Motor welle 14 unbeeinflußt. Der Schaltkontakt 23 bleibt ge öffnet und ebenso der Triac 17.

In Fig. 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Kupp lung von Motorwelle 14 und Schaltglied 24 dargestellt. Der Schaltkontakt 23 ist als Mikroschalter 25 und das Schaltglied 24 als eine nach dem Wirbelstromprinzip ange triebene Schaltscheibe 26 ausgebildet. Die Schaltscheibe 26 sitzt frei drehbar auf der Motorwelle 14, ist jedoch relativ zum Motorgehäuse in ihrer Drehbewegung begrenzt. An der einen Drehgrenze ist dabei der Mikroschalter 25 angeordnet, der von der Schaltscheibe 26 geschlossen wird. Mit der aus Stahl gefertigten Schaltscheibe 26 ist eine Aluminiumscheibe 27 kraftschlüssig verbunden.

Zum Antrieb der Schaltscheibe 26 ist ein Magnetfeldgenera tor 28 vorgesehen, der mit der Motorwelle 14 umläuft. Die ser besteht aus einer mit der Motorwelle 14 starr verbun denen ferromagnetischen Scheibe 29, die längs ihres Scheibenrandes mit in Umfangsrichtung gleichmäßig ver teilt angeordnete Permanentmagneten 30 bestückt ist. Die Permanentmagnete 30 sind in Achsrichtung der Scheibe 29 magnetisiert. Läuft die Motorwelle 14 in die falsche Drehrichtung, so wird die Schaltscheibe 26 bis an die festgelegte Drehgrenze mitgenommen. Hier schließt sie den Mikroschalter 25, wodurch der Triac 17 sperrt.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Kupplung des Schalt gliedes 24 mit der Motorwelle 14 ist in Fig. 3 darge stellt. Hier ist das Schaltglied 24 als eine die Motor welle 14 auf einem Wellenabschnitt umschlingende Schling feder 31 ausgebildet, deren einer Federendschenkel 311 an dem Motorgehäuse fixiert ist und deren anderer freier Federendschenkel 312 an dem als federnde Kontaktzungen 32, 33 ausgebildeten Schaltkontakt 23 anliegt oder mit geringem Abstand vor der einen Federzunge 32 liegt. Der vom freien Federendschenkel 312 her gesehene Wickelsinn der Schlingfeder 31 entspricht der gewünschten Drehrich tung der Motorwelle 14 (Pfeil 15).

Dreht die Motorwelle 14 in die gewünschte vorgegebene Drehrichtung gemäß Pfeil 15, so wird die Schlingfeder 31 geringfügig aufgeweitet und der Federendschenkel 312 schwenkt geringfügig von dem Schaltkontakt 23 weg. Dreht die Motorwelle 14 jedoch in die falsche, nicht gewünschte Drehrichtung entgegen Pfeil 15, so zieht sich die Schling feder 31 nach dem bekannten Schlingfederprinzip auf der Motorwelle 14 zusammen, und der freie Federendschenkel 312 bewegt sich auf die Federzunge 32 zu und schließt den Schaltkontakt 23. Wie eingangs beschrieben, wird der Motor abgeschaltet. Bei Stillstand der Motorwelle 14 schwenkt der freie Federendschenkel 32 wieder von der Federzunge 32 in die in Fig. 3 dargestellte Lage zurück und der Schaltkontakt 23 öffnet sich. Ein erneuter Start versuch des Motors 10 wird damit eingeleitet.

In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Kupplung von Schaltglied 24 und Motorwelle 14 dargestellt. Der Schaltkontakt 23 des Schalters 22 besteht wie in Fig. 3 aus zwei Federzungen 32, 33, die relativ zum Motorge häuse fest angeordnet sind. Das Schaltglied 24 ist als Schaltkörper 34 mit großer Trägheitsmasse ausgebildet. Der Schaltkörper 34 sitzt mit einem in Fig. 4 nicht zu sehenden Innengewinde auf einem Steilgewindeabschnitt 35 der Motorwelle 14 und kann sich auf diesem Steilgewinde abschnitt 35 frei verdrehen. Das Steilgewinde weist dabei einen solchen Gewindesinn auf, daß der Schaltkörper 34 bei falscher Drehrichtung der Motorwelle 14 sich auf den Schaltkontakt 23 zu axial vorschiebt.

Im Stillstand des Motors 10 ist der Schaltkontakt 23 ge öffnet. Läuft der Motor 10 im richtigen Drehsinn an, so verschraubt sich der Schaltkörper 34 auf dem Steilgewinde abschnitt 35 in Fig. 4 nach rechts und der Schaltkontakt 23 bleibt geöffnet. Läuft die Motorwelle 14 in falschem Drehsinn an, so verschraubt sich der Schaltkörper 34 in Fig. 4 nach links und schließt den Schaltkontakt 23. Der Motor wird wieder abgeschaltet.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. So kann z.B. der Mikro schalter 25 in dem Ausführungsbeispiel in Fig. 2 durch einen kontaktlosen Hallsensor mit Schaltfunktion ersetzt werden. Auch braucht die Schaltscheibe 26 nicht axial fixiert, aber frei drehbar auf der Motorwelle 14 zu sitzen. Sie kann beispielsweise am Motorgehäuse frei drehbar ge halten werden.

Claims

1. Schaltungsanordnung zum drehsinnrichtigen Anlauf eines Einphasenmotors, gekennzeichnet durch eine in Reihe mit dem Motor (10) angeord nete Torschaltung (16) aus zwei parallelen, steuerbaren Stromtoren mit einander entgegengesetzten Durchlaß richtungen und durch einen drehsinnabhängig aktivier baren Schalter (22), der bei falscher Drehrichtung der Motorwelle (14) die Stromtore sperrt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Torschaltung (16) eine die Stromtore öffnende Steuerspannung liegt und daß der Schalter (22) mit der Motorwelle (14) der art gekuppelt ist, daß er nur bei falscher Drehrich tung der Motorwelle (14) im Sinne einer Steuerspannungs abschaltung betätigt wird.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, daß der Schalter (22) einen Schaltkontakt (23) und ein den Schaltkontakt (23) betätigendes mechanisches Schalt glied (24) aufweist, das auf der Motorwelle (14) ange ordnet ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied (24) als trägheitsmassebehafteter Schaltkörper (34) ausgebildet ist, der mit einem Innengewinde auf einem Steilgewindeabschnitt (35) der Motorwelle (14) frei drehbar und mit geringem axialen Abstand vor dem Schalt kontakt (23) sitzt, und daß das Steilgewinde einen solchen Gewindesinn aufweist, daß der Schaltkörper (34) sich bei falscher Drehrichtung der Motorwelle (14) auf den Schaltkontakt (23) zu axial vorschiebt.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied (24) als eine die Motorwelle (14) auf einem Wellenabschnitt umschlingende Schlingfeder (31) ausgebildet ist, deren einer Federendschenkel (311), vorzugsweise am Motor gehäuse, fixiert ist und deren anderer freier Federend schenkel (312) an dem Schaltkontakt (23) angreift oder anzugreifen vermag, und daß der Wickelsinn der Schling feder (31) vom freien Federendschenkel (312) her ge sehen der gewünschten Drehrichtung der Motorwelle (14) entspricht.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkontakt (23) als Mikroschalter (25) und das Schaltglied (24) als eine nach dem Wirbelstromprinzip angetriebene Schaltscheibe (26) ausgebildet ist, die mit einem mit der Motorwelle (14) umlaufenden Magnetfeldgenerator (28) zusammenwirkt.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetfeld generator (28) aus einer mit der Motorwelle (14) starr verbundenen, permanentmagnetbestückten, ferromagne tischen Scheibe (29) besteht, bei welcher die Permanentmagnete (30) längs des Scheibenrandes in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet und in Achsrichtung der Scheibe (29) magnetisiert sind.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7, da durch gekennzeichnet, daß die Schaltscheibe (26) frei drehbar auf der Motorwelle (14) sitzt und relativ zum Motorgehäuse in ihrer Drehbe wegung begrenzt ist und daß an der einen Drehgrenze der Mikroschalter (25) angeordnet ist.

9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Torschaltung (16) als Triac (17) ausgebildet ist, dessen Steuereingang an dem Teilerabgriff (21) eines der Reihenschaltung von Motor (10) und Triac (16) parallel geschalteten Spannungsteilers (20) ange schlossen ist, und daß der Schaltkontakt (23) mit einem Anschluß an dem Teilerabgriff (21) und mit dem anderen Anschluß an dem unteren Potentialpunkt des Spannungs teilers (20) liegt und als Arbeitskontakt ausgebildet ist, der bei falscher Drehrichtung der Motorwelle (14) von dem Schaltglied (24) geschlossen wird.