DE4002996A1

DE4002996A1 - Anordnung zum betreiben eines buerstenlosen motors

Info

Publication number: DE4002996A1
Application number: DE4002996A
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Oku; Masahiro Yasohara; Hiromitsu Nakano
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-02-01
Filing date: 1990-02-01
Publication date: 1990-08-02
Anticipated expiration: 2010-02-02
Also published as: DE4002996C3; US4983894A; GB2228636A; DE4002996C2; GB9002043D0; GB2228636B

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Betreiben eines bürstenlosen Motors, wie er bei einem Audiogerät, einem Video-Wiedergabegerät und ähnlichem verwendet wird.

Für einen Motor, der in einem Audiogerät, einem Video- Wiedergabegerät und ähnlichem verwendet wird, sind hohe Zuverlässigkeit und eine lange Nutzlebensdauer erforderlich. Eine neuere Entwicklungsrichtung zur Erfüllung dieser Forde rungen ist es, anstelle eines üblichen Gleichstrommotors mit Bürsten und einem Kommutator einen sog. bürstenlosen Motor zu verwenden, bei dem ein Positionsfühler zum Erfassen der Win kelstellung bezüglich der Drehung eines Rotors vorgesehen ist und auf der Grundlage des Ausgangssignals des Positionsfüh lers eine Anzahl von Treibertransistoren, die mit einer An zahl von Treiberspulen einer Anzahl von Phasen jeweils in Serie geschaltet sind, aufeinanderfolgend eingeschaltet wer den, um den Rotor kontinuierlich zu drehen.

Der Aufbau und die Betriebsweise einer bekannten An ordnung zum Betreiben eines bürstenlosen Motors werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 10 bis 13 be schrieben.

Fig. 10 zeigt ein Blockschaltbild einer bekannten An ordnung zum Betreiben eines bürstenlosen Motors. In Fig. 10 sind die Treiberspulen 401 a, 401 b und 401 c eines bürstenlosen Motors mit Treibertransistoren 403 a, 403 b bzw. 403 c in Serie geschaltet. Die Treibertransistoren 403 a, 403 b und 403 c sind mit ihren Emittern auf Masse geschaltet. Mit ihren Kollekto ren sind die Treibertransistoren 403 a, 403 b und 403 c über die Treiberspulen 401 a, 401 b bzw. 401 c mit einem Stromversor gungsanschluß 402 verbunden. Weiterhin sind die Treibertran sistoren 403 a, 403 b und 403 c mit ihren Kollektoren an die invertierenden Eingänge von Vergleichern 405 a, 405 b bzw. 405 c angeschlossen. Der Stromversorgungsanschluß 402 ist auch mit den nichtinvertierenden Eingängen der Vergleicher 405 a, 405 b und 405 c verbunden. An ihren Ausgangsanschlüssen sind diese Vergleicher 405 a, 405 b und 405 c jeweils mit entsprechenden Eingangsanschlüssen einer Differentiationsschaltung 408 ver bunden, und diese Differentiationsschaltung 408 ist an ihren Ausgangsanschlüssen jeweils mit entsprechenden Eingangsan schlüssen einer Verzögerungsschaltung 409 verbunden. Die Ver zögerungsschaltung 409 ist an ihren Ausgangsanschlüssen je weils an entsprechende Eingangsanschlüsse einer Energiezufüh rungsschaltanordnung 410 angeschlossen, und außerdem ist eine Vorwärts/Rückwärts-Steuerbefehlsschaltung 411 mit ihrem Ausgangsanschluß an einen entsprechenden Eingangsanschluß der Energiezuführungsschaltanordnung 410 angeschlossen. Die Ener giezuführungsschaltanordnung 410 ist mit ihren Ausgangsan schlüssen jeweils an entsprechende Eingangsanschlüsse eines Energiezuführungsschaltsignalverstärkers 406 angeschlossen. Dieser Energiezuführungsschaltsignalverstärker 406 ist mit seinen Ausgangsanschlüssen an die Basisanschlüsse der Trei bertransistoren 403 a, 403 b bzw. 403 c angeschlossen.

Die Betriebsweise der bekannten Anordnung zum Betreiben eines bürstenlosen Motors mit dem oben beschriebenen Aufbau soll nun unter Bezugnahme auf die Fig. 11 bis 13 beschrie ben werden. Fig. 11 zeigt Signalschwingungen, die auftreten, wenn der bürstenlose Motor in der in Fig. 10 gezeigten An ordnung in Vorwärtsrichtung dreht, Fig. 12 zeigt Signal schwingungen, die auftreten, wenn der bürstenlose Motor in Rückwärtsrichtung dreht, und Fig. 13 zeigt Signalschwingun gen, die auftreten, wenn ein Rückwärtsdrehsteuerbefehlssignal zugeführt wird, während der bürstenlose Motor in Vorwärts richtung dreht.

Dem Stromversorgungsanschluß 402 wird eine Versorgungs spannung V ₄₀₂ zugeführt, und es werden in den Treiberspulen 401 a, 401 b bzw. 401 c Spannungen E _401a, E _401b und E _401c mit den in Fig. 11 gezeigten Schwingungsformen induziert. Die Vergleicher 405 a, 405 b und 405 c vergleichen die Spannungen E _401a, E _401b und E _401c mit der Versorgungsspannung 402 und erzeugen Ausgangssignale V _405a, V _405b bzw. V _405c mit den in Fig. 11 gezeigten Schwingungsformen. Beispielsweise ist das Ausgangssignal V _405a des die Spannung E _401a mit der Spannung V ₄₀₂ vergleichenden Vergleichers 405 a auf einem niedrigen Wert, wenn E_401a ≧ V ₄₀₂, jedoch ist V _405a auf einem hohen Wert, wenn E _401a < V ₄₀₂. Die Differentiationsschal tung 408 differenziert die führenden Flanken der Ausgangs signale V _405a, V _405b und V _405c der jeweiligen Vergleicher 405 a, 405 b und 405 c und erzeugt Impulssignale Poa, Pob und Poc mit den in Fig. 11 gezeigten Schwingungsformen. Diese Im pulssignale Poa, Pob und Poc werden der Verzögerungsschaltung 409 zugeführt, durch welche sie in Impulssignale Pa, Pb und Pc verwandelt werden, die um eine vorgegebene Verzögerungs zeit T gegenüber den ursprünglichen Signalen Poa, Pob bzw. Poc verzögert sind. Wenn die Vorwärts/ Rückwärts-Steuerbe fehlsschaltung 411 ein Vorwärtsdrehungssteuerbefehlssignal V _F/R erzeugt, erzeugt die Energiezuführungsschaltanordnung 410 Energiezuführungsschaltsignale V _a, V _b und V _c mit Schwin gungsformen, die durch die von der Verzögerungsschaltung 409 zugeführten Impulssignale P _a, P _b und P _c bestimmt sind. Das heißt, das Energiezuführungsschaltsignal V _a wird in Ansprache auf die Zuführung des Impulssignals P _a auf einen hohen Wert geschaltet, dagegen wird es in Ansprache auf die Zuführung des Impulssignals P _b auf einen niedrigen Wert geschaltet. Das Energiezuführungsschaltsignal V _b wird in Ansprache auf die Zuführung des Impulssignals P _b auf einen hohen Wert geschal tet, dagegen wird es in Ansprache auf die Zuführung des Im pulssignals P _c auf einen niedrigen Wert geschaltet. Das Ener giezuführungsschaltsignal Vc wird in Ansprache auf die Zufüh rung des Impulssignals Pc auf einen hohen Wert geschaltet, dagegen wird es in Ansprache auf die Zuführung des Impuls signals Pa auf einen niedrigen Wert geschaltet.

Wenn sich der Motor in Vorwärtsrichtung dreht, sorgen die Energiezuführungsschaltsignale V _a, V _b und V _c für eine optimale zeitliche Lage der Energiezuführung in bezug auf die induzierten Spannungssignale E _401a, E _401b und E _401c. Die Energiezuführungsschaltsignale V _a, V _b und V _c werden, nachdem sie durch den Energiezuführungsschaltsignalverstärker 406 verstärkt worden sind, den Basisanschlüssen der jeweiligen Treibertransistoren 403 a, 403 b und 403 c zugeführt, mit dem Ergebnis, daß sich der Motor weiter in Vorwärtsrichtung dreht.

Andererseits, wenn die Vorwärts/Rückwärts-Steuerbefehls schaltung 411 ein Rückwärtsdrehsteuerbefehlssignal V _F/R er zeugt und der Motor sich in Rückwärtsrichtung dreht, er scheinen die in Fig. 12 gezeigten Schwingungsformen in der Anordnung. In diesem Falle wird das Energiezuführungsschalt signal Va in Ansprache auf die Zuführung des Impulssignals Pa auf einen hohen Wert geschaltet, wogegen es in Ansprache auf die Zuführung des Impulssignals Pc auf einen niedrigen Wert geschaltet wird, das Energiezuführungsschaltsignal Vb wird in Ansprache auf die Zuführung des Impulssignals Pb auf einen hohen Wert geschaltet, wogegen es in Ansprache auf die Zu führung des Impulssignals Pa auf einen niedrigen Wert ge schaltet wird, und das Energiezuführungsschaltsignal Vc wird in Ansprache auf die Zuführung des Impulssignals Pc auf einen hohen Wert geschaltet, wogegen es in Ansprache auf die Zu führung des Impulssignals Pb auf einen niedrigen Wert ge schaltet wird.

Auf diese Weise sorgen die Energiezuführungsschalt signale Va, Vb und Vc für eine optimale zeitliche Lage der Energiezuführung bezüglich den induzierten Spannungssignalen E _401a, E _401b und E _401c, mit der Wirkung, daß der Motor sich weiter in Rückwärtsrichtung dreht, wie es ähnlich für die Drehung in Vorwärtsrichtung der Fall ist.

Jedoch gibt es bei der bekannten Anordnung zum Betrei ben eines bürstenlosen Motors eine Schwierigkeit, die im fol genden erläutert wird. Diese besteht darin, daß bei Erzeugung eines Rückwärtsdrehsteuerbefehlssignals V _F/R durch die Vor wärts/Rückwärts-Steuerbefehlsschaltung 411, während der Motor sich in Vorwärtsrichtung dreht, die Schaltsignale nicht in der Lage sein können, ein der Drehrichtung des Rotors entgegen gesetztes Drehmoment zu erzeugen, und die Drehrichtung des Motors nicht geändert werden kann. Auch ist die Anordnung nicht für einen bürstenlosen Motor anwendbar, dessen Drehzahl über einen großen Bereich einstellbar ist, da die bei der bekannten Anordnung zum Betreiben eines bürstenlosen Motors verwendete Verzögerungsschaltung 409 eine Einrichtung zum Erzeugen einer festen Verzögerungszeit, wie einen monostabi len Multivibrator, enthält. Weiter besteht bei der bekannten Anordnung zum Betreiben eines bürstenlosen Motors die zu sätzliche Schwierigkeit, daß der Motor nicht aus einem still stehenden Zustand gestartet werden kann, da in diesem Zustand des Motors keine Spannungen in den Treiberspulen der einzel nen Phasen erzeugt werden.

Im Hinblick auf die Lösung der bei der bekannten An ordnung auftretenden Schwierigkeiten ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine in hohem Maße zuverlässige An ordnung zum Betreiben eines bürstenlosen Motors zu schaffen, bei der die Drehrichtung des Motors in Ansprache auf einen Vorwärts/Rückwärts-Drehungssteuerbefehl sofort geändert wer den kann, bei der der Motor leicht aus einem stillstehenden Zustand gestartet werden kann und bei der in den Motoran triebsspulen induzierte Spannungen zum Umschalten der Ener giezuführung zu den Antriebsspulen unabhängig von dem Be wegungszustand des Motors erfaßt werden können, so daß der bürstenlose Motor ohne Rücksicht auf die Drehzahl des Motors dauernd mit einer optimalen zeitlichen Lage der Energiezufüh rung betrieben werden kann.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, der zu dem oben genannten Ziel führt, ist eine Anordnung zum Betrei ben eines bürstenlosen Motors vorgesehen, mit einer Anzahl von Motortreiberspulen für eine entsprechende Anzahl von Phasen, einer Anzahl von jeweils mit den Treiberspulen ver bundenen Treibertransistoren, einer Energiezuführungsschalt anordnung, die den Treibertransistoren jeweils eine Anzahl von Energiezuführungsschaltsignalen zuführt, um die Energie zuführung zu den Treiberspulen umzuschalten, einer Bezugspha senerfassungseinrichtung, die in den Treiberspulen induzierte Spannungen mit einem Neutralpunktspotential der Treiberspulen oder einer Versorgungsspannung vergleicht, um eine Bezugs phase der Rotordrehung des Motors zu erfassen und dadurch eine Anzahl von jeweils der Anzahl von Phasen entsprechenden Bezugsphasenimpulssignalen zu erzeugen, einer Energiezufüh rungsschaltimpulserzeugungseinrichtung zum Erzeugen einer Anzahl von Energiezuführungsschaltimpulssignalen jeweils ent sprechend der Anzahl von Phasen, wenn nach der Erzeugung eines jeden der Bezugsphasenimpulssignale eine vorgegebene Verzögerungszeit verstrichen ist, und einer Verzögerungszeit einstelleinrichtung zum Einstellen der vorgegebenen Verzöge rungszeit auf einen Wert proportional zur Zeitspanne zwischen der Zeit der Erzeugung des Energiezuführungsschaltimpuls signals entsprechend einer Treiberspule einer Phase und der Zeit der Erzeugung des Bezugsphasenimpulssignals, was auf tritt, während eine als nächste einzuschaltende Treiberspule einer nächsten Phase ausgeschaltet bleibt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Anordnung zum Betreiben eines bürstenlosen Motors geschaffen, die eine Anzahl von Motortreiberspulen einer Anzahl von je weiliger Phasen aufweist, sowie eine Anzahl von jeweils mit den Treiberspulen verbundenen Treibertransistoren, eine Vor wärts/Rückwärts-Umschalteinrichtung, die ein die Drehrichtung des Motors angebendes Steuerbefehlssignal erzeugt, eine Ener giezuführungstakterfassungseinrichtung, die in den Treiber spulen induzierte Spannungen erfaßt, um entsprechend der Anzahl von Phasen eine Anzahl von Taktimpulssignalen zu er zeugen für das Umschalten der Energiezuführung zu den Trei berspulen, eine erste Logikschaltung mit einer Anzahl von Flip-Flops, die wahlweise gesetzt oder zurückgesetzt werden, wenn die Taktimpulssignale zusammen mit dem Drehrichtungs steuerbefehlssignal zugeführt werden, und eine zweite Logik schaltung zum Umwandeln von Ausgangssignalen der ersten Logikschaltung in entsprechende Energiezuführungsschaltsigna le entsprechend dem Wert des Drehrichtungssteuerbefehls signals, um aufeinanderfolgend die jeweils mit den Treiber spulen verbundenen Treibertransistoren einzuschalten.

Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Er findung wird eine Anordnung zum Betreiben eines bürstenlosen Motors geschaffen, die eine Anzahl von Motortreiberspulen für eine Anzahl jeweiliger Phasen aufweist, sowie eine Anzahl von jeweils mit den Treiberspulen verbundenen Treibertransisto ren, eine Energiezuführungstakterfassungseinrichtung, die in den Treiberspulen induzierte Spannungen erfaßt, um eine An zahl von Selbsterregungstaktimpulssignalen entsprechend der jeweiligen Anzahl von Phasen zu erzeugen zum Umschalten der Energiezuführung zu den Treiberspulen, eine Initialisierungs impulserzeugungsschaltung zum Erzeugen eines Initialisie rungsimpulssignals, das eine logische Summe der Selbsterre gungstaktimpulssignale repräsentiert, eine Zeitgeberschal tung, die eine Anzahl von Einzelerregungsbetriebsartschalt impulssignalen erzeugt, wenn nach dem Zuführen eines der Impulse des Initialisierungsimpulssignals nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne ein nächster Initialisierungs impuls zugeführt wird, eine Betriebsartverriegelungsschaltung mit einem Flip-Flop, das durch das Initialisierungsimpuls signal zurückgesetzt, dagegen durch das Einzelerregungsbe triebsartschaltimpulssignal gesetzt wird, um dadurch ein Betriebsarteinstellsignal zum Einrichten einer Einzelerre gungsschaltbetriebsart oder einer Selbsterregungsschaltbe triebsart zu erzeugen, eine Einzelerregungstaktimpulserzeu gungsschaltung zum Erzeugen einer Anzahl von Einzelerregungs taktimpulssignalen entsprechend der jeweiligen Anzahl von Phasen nur in der Einzelerregungsschaltbetriebsart, um die Energiezuführung zu den Treiberspulen in die Einzelerregungs schaltbetriebsart umzuschalten, eine Anzahl von Taktimpuls bildungsschaltungen zum Erzeugen einer Anzahl von Energiezu führungsschaltimpulssignalen, von denen jedes eine logische Summe des einer aus der Anzahl von Phasen entsprechenden Selbsterregungstaktimpulssignals und des derselben Phase entsprechenden Einzelerregungstaktimpulssignals repräsen tiert, und eine Energiezuführungsschaltanordnung, die in Ansprache auf die Zuführung der Energiezuführungsschaltim pulssignale eine Anzahl von Energiezuführungsschaltsignalen erzeugt, um aufeinanderfolgend die jeweils mit den Treiber spulen verbundenen Treibertransistoren einzuschalten.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung zum Betreiben eines bürstenlosen Motors mit der oben beschriebenen Struktur werden bei der Drehung des Motors in den Motortreiberspulen induzierte Spannungen kontinuier lich erfaßt, um die Energiezuführungsschaltsignale zu er zeugen und dadurch die Energiezuführung zu den Treiberspulen umzuschalten, so daß der Motor unabhängig von der Motordreh zahl kontinuierlich mit einer optimalen zeitlichen Lage der Energiezuführung betrieben werden kann.

Weiter wird gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, sobald das von der Vorwärts/Rückwärts- Schaltanordnung erzeugte Drehrichtungssteuerbefehlssignal eine Drehung in der Rückwärtsrichtung vorgibt, während sich der Motor in der Vorwärtsrichtung dreht, ein bezüglich der Drehrichtung des Motors entgegengesetztes Drehmoment erzeugt, um dadurch die Drehrichtung des Motors sofort zu ändern, so daß der Motor nun kontinuierlich in der Rückwärtsdrehrichtung betrieben wird. Somit kann die Drehrichtung des Motors geän dert werden, sobald ein Steuerbefehl für die entgegengesetzte Drehrichtung abgegeben wird.

Schließlich werden gemäß noch einem weiteren Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung die Einzelerregungstaktimpulse dazu verwendet, aufeinanderfolgend die Energiezuführung zu den Treiberspulen der einzelnen Phasen umzuschalten, wenn sich der Motor in einem stehenden Zustand befindet oder wenn sich der Motor mit einer sehr geringen Geschwindigkeit dreht und daher in den Treiberspulen der einzelnen Phasen indu zierte Spannungen nicht erfaßt werden können. Dann werden, sobald die in den Treiberspulen induzierten Spannungen infol ge der Drehung des Motors erfaßt werden können, die Selbst erregungstaktimpulse dazu verwendet, zum Antreiben des Motors aufeinanderfolgend die Energiezuführung zu den Treiberspulen umzuschalten. Somit kann der Motor sanft gestartet werden.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Struktur eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen An ordnung zum Betreiben eines bürstenlosen Mo tors,

Fig. 2 Signalschwingungsformen, die in der in Fig. 1 gezeigten Anordnung auftreten,

Fig. 3 ein Blockschaltbild der Struktur eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen An ordnung zum Betreiben eines bürstenlosen Mo tors,

Fig. 4 Signalschwingungsformen, die in der in Fig. 3 gezeigten Anordnung auftreten, wenn sich der Motor in Vorwärtsrichtung dreht,

Fig. 5 Signalschwingungsformen, die in der in Fig. 3 gezeigten Anordnung auftreten, wenn der Motor sich in Rückwärtsrichtung dreht,

Fig. 6 Signalschwingungsformen, die in der in Fig. 3 gezeigten Anordnung auftreten, wenn die Dreh richtung des Motors geändert wird,

Fig. 7 ein Blockschaltbild der Struktur eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen An ordnung zum Betreiben eines bürstenlosen Mo tors,

Fig. 8 Signalschwingungsformen, die bei der Drehung des Motors in der in Fig. 7 gezeigten Anordnung auftreten,

Fig. 9 Signalschwingungsformen, die beim Starten des Motors in der in Fig. 7 gezeigten Anordnung auftreten,

Fig. 10 ein Blockschaltbild der Struktur einer bekann ten Anordnung zum Betreiben eines bürstenlosen Motors,

Fig. 11 Signalschwingungsformen, die bei der Drehung des Motors in Vorwärtsrichtung in der in Fig. 10 gezeigten Anordnung auftreten,

Fig. 12 Signalschwingungsformen, die bei der Drehung des Motors in Rückwärtsrichtung bei der in Fig. 10 gezeigten Anordnung auftreten, und

Fig. 13 Signalschwingungsformen, die in der in Fig. 10 gezeigten Anordnung auftreten, wenn die Dreh richtung des Motors geändert wird.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfin dung werden nun unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 9 im einzelnen beschrieben.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, das die Struktur eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anordnung zum Betreiben eines bürstenlosen Motors zeigt.

In Fig. 1 sind Treiberspulen 2 a, 2 b und 2 c eines bür stenlosen Motors an einem Ende gemeinsam an einen Stromver sorgungsanschluß 3 angeschlossen, dem eine Versorgungsspan nung Vcc zugeführt wird. Diese Treiberspulen 2 a, 2 b und 2 c sind an den anderen Enden jeweils mit den Kollektoren von Treibertransistoren 1 a, 1 b bzw. 1 c verbunden und auch mit je weiligen Eingangsanschlüssen einer Bezugsphasenerfassungs schaltung 6, die Vergleicher 11 a, 11 b, 11 c und zugeordnete Differentiatoren 12 a, 12 b, 12 c enthält. Die Treibertransi storen 1 a, 1 b und 1 c sind mit ihren Emittern auf Masse ge schaltet. Die Bezugsphasenerfassungsschaltung 6 ist an ihren Ausgangsanschlüssen jeweils mit entsprechenden Eingangsan schlüssen einer Energiezuführungsschaltimpulsgeneratorschal tung 7 verbunden und jeweils auch mit entsprechenden Ein gangsanschlüssen einer Verzögerungszeiteinstellschaltung 5. Diese Verzögerungszeiteinstellschaltung 5 enthält Vergleicher 20, 21, ODER-Gatter 22, 23, ein RS-Flip-Flop 24, einen Kon densator 25 und Transistoren 30 bis 38 und ist an ihrem Ausgangsanschluß mit einem weiteren Eingangsanschluß der Energiezuführungsschaltimpulserzeugungsschaltung 7 verbunden. Diese Energiezuführungsschaltimpulserzeugungsschaltung 7 ist an ihren Ausgangsanschlüssen jeweils mit entsprechenden Ein gangsanschlüssen einer Energiezuführungsschaltanordnung 8 verbunden, die Flip-Flops 15 a, 15 b und 15 c enthält. Diese Energiezuführungsschaltanordnung 8 ist jeweils an ihren Aus gangsanschlüssen mit entsprechenden Eingangsanschlüssen eines Energiezuführungsschaltsignalverstärkers 4 verbunden. Dieser Energiezuführungsschaltsignalverstärker 4 is an seinen Aus gangsanschlüssen jeweils mit den Basisanschlüssen der Trei bertransistoren 1 a, 1 b bzw. 1 c verbunden.

In Fig. 1 werden Spannungen E _U, E _V und E _W in den Trei berspulen 2 a, 2 b bzw. 2 c induziert, wenn sich der bürstenlose Motor dreht.

Die Betriebsweise des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anordnung zum Betreiben eines bürstenlosen Motors mit der oben beschriebenen Struktur soll nun unter Bezugnahme auf die Fig. 2 beschrieben werden, welche in der in Fig. 1 gezeigten Anordnung auftretende Signalschwingungen zeigt.

Wenn sich der Motor dreht, werden die dreiphasigen Spannungen E _U, E _V und E _W mit den in Fig. 2 gezeigten Schwin gungsformen in den Motortreiberspulen 2 a, 2 b bzw. 2 c indu ziert. In der Bezugsphasenerfassungsschaltung 6 werden diese induzierten Spannungen E _U, E _V und E _W durch die Vergleicher 11 a, 11 b bzw. 11 c mit der Versorgungsspannung Vcc verglichen und durch die jeweiligen Vergleicher 11 a, 11 b und 11 c Aus gangssignale C _U, C _V und C _W mit einer rechteckigen Schwin gungsform, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, erzeugt. Die Differentiatoren 12 a, 12 b und 12 c differenzieren die hinteren Flanken der rechteckigen Signale C _U, C _V und C _W und erzeugen jeweils als Ausgangssignale Bezugsphasenimpulssignale P _UO, P _VO und P _WO. Diese Bezugsphasenimpulssignale P _UO P _VO und P _WO kennzeichnen den Zeitpunkt der Überkreuzung der fallenden in duzierten Spannungen E _U, E _V und E _W mit dem Wert der Versor gungsspannung Vcc und repräsentieren somit die Bezugsphase der Drehung des Rotors für den bürstenlosen Motor. Diese Bezugsphasenimpulssignale P _UO, P _VO und P _WO werden der Ener giezuführungsschaltimpulserzeugungsschaltung 7 zugeführt und in jeweilige Energiezuführungsschaltimpulssignale P _U, P _V und P _W umgewandelt, die um eine durch ein Ausgangssignal Vo der Verzögerungszeiteinstellschaltung 5 bestimmte Verzögerungs zeit T verzögert werden. Die Energiezuführungsschaltimpuls signale P _U, P _V und P _W werden der Energiezuführungsschalt anordnung 8 zugeführt. In Ansprache auf die Zuführung des Energiezuführungsschaltimpulssignals P _U wird das Flip-Flop 15 a der Energiezuführungsschaltanordnung 8 gesetzt. Dann, wenn das Energiezuführungsschaltimpulssignal P _V zugeführt wird, wird das Flip-Flop 15 b gesetzt, wogegen das Flip-Flop 15 a zurückgesetzt wird. Dann, wenn das Energiezuführungs schaltimpulssignal P _W zugeführt wird, wird das Flip-Flop 15 c gesetzt, wogegen das Flip-Flop 15 b zurückgesetzt wird. Danach werden die Flip-Flops 15 a, 15 b und 15 c wiederholt in der oben beschriebenen Reihenfolge gesetzt und zurückgesetzt und drei phasige Energiezuführungsschaltsignale OUTU, OUTV und OUTW von der Energiezuführungsschaltanordnung 8 erzeugt.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Energiezuführungs schaltsignale OUTU, OUTV und OUTW für eine optimale zeitliche Lage der Energiezuführung bezüglich der induzierten Spannun gen E _U, E _V bzw. E _W sorgen. Diese dreiphasigen Energiezufüh rungsschaltsignale OUTU, OUTV und OUTW werden, nachdem sie durch den Energiezuführungsschaltsignalverstärker 4 lei stungsverstärkt worden sind, den Basisanschlüssen der Trei bertransistoren 1 a, 1 b bzw. 1 c zugeführt, um dadurch aufein anderfolgend die Motortreiberspulen 2 a, 2 b und 2 c mit Energie zu versorgen. Dadurch wird bewirkt, daß der bürstenlose Motor sich fortlaufend dreht.

Nun soll die Betriebsweise der Verzögerungszeitein stellschaltung 5 beschrieben werden. Die Verzögerungszeitein stellschaltung 5 enthält beispielsweise eine Ladungs-Entla dungs-Schaltung für den durch das Bezugszeichen 25 in Fig. 1 bezeichneten Kondensator, der einen Kapazitätswert C hat. Wenn der Motor sich in einem stehenden Zustand befindet und nicht dreht, werden die Bezugsphasensignale P _UO, P _VO und P _WO nicht erzeugt. Das bedeutet, daß keine Signale P _UO, P _VO und P _WO an die Verzögerungszeiteinstellschaltung 5 angelegt wer den. Der Kondensator 25 mit dem Kapazitätswert C wird über eine durch die Transistoren 30 bis 38 gebildete Ladungs-Ent ladungs-Schaltung geladen und entladen. Zunächst wird der Kondensator 25 mit einem Ausgangsstrom Io des Transistors 33 geladen, wodurch die Anschlußspannung Vco des Kondensators 25 ansteigt. Der Vergleicher 20 vergleicht diese Anschlußspan nung Vco des Kondensators 25 mit einer Bezugsspannung V _H, wogegen der Vergleicher 21 die Anschlußspannung Vco des Kon densators mit einer weiteren Bezugsspannung V _L vergleicht. Wenn die Spannungen Vco und V _H die Beziehung Vco ≧ V _H haben, erzeugt der Vergleicher 20 ein Ausgangssignal mit hohem Wert. Da die Bezugsphasenimpulssignale P _UO, P _VO und P _WO zu dieser Zeit noch nicht erzeugt werden, erzeugt das ODER-Gatter 22 ein Ausgangssignal Po mit niedrigem Wert. Daher erzeugt das ODER-Gatter 23 ein Ausgangssignal mit hohem Wert zum Setzen des Flip-Flop 24, und das Flip-Flop 24 erzeugt ein Aus gangssignal Vo. Zu dieser Zeit erscheint von dem Flip-Flop 24 ein invertiertes Ausgangssignal mit niedrigem Wert, um den Transistor 30 auszuschalten. Wenn der Transistor 30 ausge schaltet ist, liefert die durch die Transistoren 31 und 32 gebildete Stromspiegelschaltung einen Ausgangsstrom 4 Io, so daß der Kondensator 25 mit dem Strom 3 Io = 4 Io-Io entladen wird.

Dann, wenn die Beziehung V _CO ≧ V _L erfüllt wird, erzeugt der Vergleicher 21 sein Ausgangssignal mit hohem Wert, um das Flip-Flop 24 zurückzusetzen, und der Transistor 30 wird durch das von dem Flip-Flop 24 erscheinende invertierte Ausgangs signal mit hohem Wert eingeschaltet. Zu diesem Zeitpunkt wird der Strom 4 Io nicht zugeführt, und der Kondensator 25 wird durch den Strom Io wieder geladen.

Danach wiederholt sich der oben beschriebene Ladungs- Entladungs-Zyklus, so daß der Kondensator 25 wiederholt mit dem Ladungs-Entladungs-Verhältnis von 3 : 1 geladen und entla den wird. Wenn der Motor sich zu drehen beginnt, werden die Bezugsphasenimpulssignale P _UO, P _VO und P _WO erzeugt, und das Ausgangssignal P _O des ODER-Gatters 22 hat eine Impulsschwin gungsform wie in Fig. 2 gezeigt. Der den Ladungs-Entladungs- Zyklus wiederholende Kondensator 25 wird entladen, wenn die Beziehung V _CO < V _H erreicht wird, um das Flip-Flop 24 durch das ODER-Gatter 23 zu setzen, welchem das Impulssignal P _O zugeführt wird. Somit ändert sich, wie in Fig. 2 gezeigt, die Anschlußspannung V _CO des Kondensators 25 in einer mit einer logischen Summe P _O des Bezugsphasenimpulssignals P _UO, P _VO und P _WO synchronen Beziehung.

Nun soll die zeitliche Lage der Energiezuführung zu den Spulen unter den oben genannten Bedingungen beschrieben werden. Jedes der eine logische Summe der Signale P _UO, P _VO und P _WO repräsentierenden Impulssignale P _O wird jedesmal erzeugt, wenn die Schwingung jeder der fallenden induzierten Spannungen E _O, E _V und E _W den Wert der Versorgungsspannung Vcc überkreuzt. Das bedeutet, daß die Impulssignale P _O mit einem elektrisch wirksamen Winkelintervall von 120° erzeugt werden. Der Kondensator 25 wiederholt seinen Ladungs-Entladungs- Zyklus synchron mit dem Impulssignal P _O, und ein Zyklus ent spricht dem elektrischen Winkel von 120°. Wenn das Ladungs- Entladungs-Verhältnis des Kondensators 25 auf 3 : 1 eingestellt ist, entspricht somit die durch die Verzögerungszeiteinstell schaltung 5 eingestellte Verzögerungszeit T einem elektri schen Winkel von 30°. Daher erfolgt die Energiezuführung der Treiberspulen in der Weise, daß nach dem Ablauf der dem elek trischen Winkel von 30° entsprechenden Zeitspanne T, nachdem die Schwingungsform der in der Treiberspule der ersten Phase induzierten Spannung den Wert der Versorgungsspannung Vcc überkreuzt hat, die Energiezuführung zu der Treiberspule der zweiten Phase begonnen wird, und nachdem weiter die dem elek trischen Winkel von 120° entsprechende Zeitspanne abläuft, die Energiezuführung für die Treiberspule der dritten Phase begonnen wird. Somit werden auf Grundlage der Energiezufüh rungszeitspanne einer Treiberspule der derzeit vorliegenden Energiezuführungsphase die zeitliche Lage der Energiezufüh rung und die Zeitspanne der Energiezuführung einer Treiber spule einer nächsten Energiezuführungsphase bestimmt. Daher kann sehr genau einer beliebigen Veränderung der Drehzahl des bürstenlosen Motors nachgefolgt werden, so daß hinsichtlich der zeitlichen Lage und der Zeitspanne eine optimale Energie zuführung für die Treiberspulen der einzelnen Phasen auf rechterhalten werden kann. Weiterhin hat die Anordnung zum Betreiben eines bürstenlosen Motors unter dem Kostengesichts punkt den zusätzlichen Vorteil, daß ihr Aufbau einfach ist und sie eine sehr geringe Anzahl von externen Zusatzteilen benötigt. Da die zeitliche Lage und die Dauer der Energie zuführung für die Treiberspulen der einzelnen Phasen nur von dem derzeit vorliegenden Ladungs-Entladungs-Verhältnis und nicht von dem Kapazitätswert des Kondensators 25 und den Werten der Bezugsspannung V _H und V _L abhängen, kann die Anordnung zum Betreiben eines bürstenlosen Motors nach der vorliegenden Erfindung auch einfach aufgebaut werden und ar beitet mit großer Zuverlässigkeit.

Nun soll ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegen den Erfindung beschrieben werden. Fig. 3 ist ein Blockschalt bild, das den Aufbau dieses zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anordnung zum Betreiben eines bürstenlosen Motors zeigt.

In Fig. 3 sind Treiberspulen 101 a, 101 b und 101 c eines bürstenlosen Motors mit einem Ende gemeinsam an einen Strom versorgungsanschluß 102 angeschlossen, dem eine Versorgungs spannung Vcc zugeführt wird. Diese Treiberspulen 101 a, 101 b und 101 c sind jeweils mit den anderen Enden mit den Kollekto ren von Treibertransistoren 108 a, 108 b bzw. 108 c verbunden und auch mit jeweiligen Eingangsanschlüssen einer Induktions spannungssynthetisierungsschaltung 109 in einer Energiezufüh rungstakterfassungsschaltung 103. Die Treibertransistoren 108 a, 108 b und 108 c sind mit ihren Emittern auf Masse ge schaltet. Die Energiezuführungstakterfassungsschaltung 103 enthält neben der Induktionsspannungssynthetisierungsschal tung 109 Vergleicher 110 a, 110 b und 110 c sowie zugeordnete Flankendetektoren 111 a, 111 b und 111 c. In der Energiezufüh rungstakterfassungsschaltung 103 ist die Induktionsspannungs synthetisierungsschaltung 109 an ihrem Ausgangsanschluß mit invertierenden Eingangsanschlüssen der Vergleicher 110 a, 110 b und 110 c verbunden, die Vergleicher 110 a, 110 b und 110 c sind mit ihren nichtinvertierenden Eingangsanschlüssen mit den Kollektoren der Treibertransistoren 108 a, 108 b bzw. 108 c verbunden. Die Vergleicher 110 a, 110 b und 110 c sind mit ihren Ausgangsanschlüssen mit den Eingangsanschlüssen der Flanken detektoren 111 a, 111 b bzw. 111 c verbunden. Die Flankendetek toren 111 a, 111 b und 111 c sind mit ihren Ausgangsanschlüssen an jeweilige Eingangsanschlüsse einer ersten Logikschaltung 105 angeschlossen, die UND-Gatter 112 a bis 112 f, ODER-Gatter 113 a, 113 b, 113 c und RS-Flip-Flops 114 a, 114 b, 114 c enthält. Die erste Logikschaltung 105 ist mit ihren Ausgangsanschlüs sen an jeweilige Eingangsanschlüsse einer zweiten Logik schaltung 106 angeschlossen, die UND-Gatter 115 a bis 115 f, ODER-Gatter 116 a, 116 b, 116 c und UND-Gatter 117 a, 117 b, 117 c enthält.

Die zweite Logikschaltung 106 ist an ihren Ausgangs anschlüssen mit jeweiligen Eingangsanschlüssen eines Ener giezuführungsschaltsignalverstärkers 107 verbunden. Dieser Energiezuführungsschaltsignalverstärker 107 ist an seinen Ausgangsanschlüssen mit den Basisanschlüssen der Treibertran sistoren 108 a, 108 b bzw. 108 c verbunden. Eine Vorwärts/Rück wärts-Umschaltanordnung 104, die Invertierer I 1 und I 2 ent hält, ist an ihren Ausgangsanschlüssen mit jeweiligen Ein gangsanschlüssen der ersten Logikschaltung 105 und auch mit jeweiligen Eingangsanschlüssen der zweiten Logikschaltung 106 verbunden.

Nun soll die Betriebsweise des zweiten Ausführungsbei spiels der erfindungsgemäßen Anordnung zum Betreiben eines bürstenlosen Motors, die den oben beschriebenen Aufbau auf weist, unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 6 beschrieben werden.

Zunächst soll die Betriebsweise der Anordnung zum Be treiben eines bürstenlosen Motors unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben werden, welche bei der Drehung des Motors in Vor wärtsrichtung in der Anordnung auftretende Betriebssignal schwingungsformen zeigt.

In den in Fig. 3 dargestellten Treiberspulen 101 a, 101 b und 101 c der einzelnen Phasen werden jeweils Spannungen E _U, E _V und E _W induziert, wenn sich der bürstenlose Motor dreht.

Die Induktionsspannungssynthetisierungsschaltung 109 synthe tisiert Spitzenbereiche der Schwingungsformen der induzierten Spannungen E _U, E _V und E _W der einzelnen Phasen, invertiert die synthetisierte Spannung bezüglich des Wertes der Versorgungs spannung Vcc und multipliziert die sich ergebende Spannung mit 1/2, um auf diese Weise eine mit E _O bezeichnete Span nungsschwingung zu erhalten. Die Spannungssignale E _U, E _V, E _W und E _O werden durch die Vergleicher 110 a, 110 b und 110 c verarbeitet. Beispielsweise werden die Spannungssignale E _U und E _O dem Vergleicher 110 a zugeführt. Wenn zwischen E _U und E _O die Beziehung E _U ≧ E _O gilt, erzeugt der Vergleicher 110 a ein rechteckförmiges Ausgangssignal C _U mit hohem Wert, wäh rend, wenn die Beziehung E _U < E _O gilt, das rechteckförmige Ausgangssignal C _U des Vergleichers 110 a einen niedrigen Wert hat. Fig. 4 zeigt die Schwingungsformen der Ausgangssignale C _U, C _V und C _W der jeweiligen Vergleicher 110 a, 110 b und 110 c in Beziehung zu den Signalen E _U, E _V und E _W der induzierten Spannungen. Die Flankendetektoren 111 a, 111 b und 111 c erfas sen die hinteren Flanken der Signale C _U, C _V und C _W und erzeu gen Taktimpulssignale P _U, P _V bzw. P _W.

Es sei angenommen, daß eine Motordrehung in Vorwärts richtung verlangt ist, wenn der Vorwärts/Rückwärts-Umschalt anordnung 104 ein Drehrichtungssteuerbefehlssignal V _IN mit niedrigem Wert zugeführt wird. Wenn das Drehrichtungssteuer befehlssignal V _IN mit niedrigem Wert zugeführt wird, erzeugt der Invertierer I 1 somit ein Ausgangssignal V _F mit hohem Wert, wogegen der Invertierer I 2 ein Ausgangssignal V _R mit niedrigem Wert erzeugt. In der ersten Logikschaltung 105 wird das Signal V _R mit niedrigem Wert dem einen der Eingangsan schlüsse jedes der UND-Gatter 112 b, 112 d und 112 f zugeführt, wogegen das Signal V _F mit hohem Wert dem einen der Eingangs anschlüsse jedes der UND-Gatter 112 a, 112 c und 112 e zugeführt wird. Daher erscheinen die Taktimpulssignale P _U, P _V und P _W als Ausgangssignale von den jeweiligen UND-Gattern 112 a, 112 c und 112 e, wogegen die Ausgangssignale der UND-Gatter 112 b, 112 d und 112 f auf niedrigem Wert sind. In der Folge erschei nen die Taktimpulssignale P _V, P _W und P _U als Ausgangssignale von den jeweiligen ODER-Gattern 113 a, 113 b und 113 c. Wenn sich der Motor in Vorwärtsrichtung dreht, werden die Taktim pulssignale P _U, P _V und P _W von den Flankendetektoren 111 a, 111 b und 111 c den Setzanschlüssen S der RS-Flip-Flops 114 a, 114 b bzw. 114 c zugeführt, wogegen die Taktimpulssignale PV, P _W und P _U von den ODER-Gattern 113 a, 113 b und 113 c den Rück setzanschlüssen R dieser RS-Flip-Flops 114 a, 114 b bzw. 114 c zugeführt werden. Daher werden an den Anschlüssen Q der RS- Flip-Flops 114 a 114 b bzw. 114 c Ausgangssignale F _U, F _V und F _W mit den in Fig. 4 gezeigten Schwingungsformen erzeugt, woge gen von den Anschlüssen Q dieser RS-Flip-Flops 114 a, 114 b bzw. 114 c invertierte Ausgangssignale F _U, F _V und F _W erzeugt werden. Das Signal F _U bekommt einen hohen Wert, wenn das Signal P _U einen hohen Wert annimmt, jedoch bekommt es einen niedrigen Wert, wenn das Signal P _V einen hohen Wert annimmt. Das Signal F _V bekommt einen hohen Wert, wenn das Signal P _V einen hohen Wert annimmt, jedoch bekommt es einen niedrigen Wert, wenn das Signal P _W einen hohen Wert annimmt. Das Signal F _W bekommt einen hohen Wert, wenn das Signal P _W einen hohen Wert annimmt, jedoch bekommt es einen niedrigen Wert, wenn das Signal P _U einen hohen Wert annimmt.

In der zweiten Logikschaltung 106 wird das Invertierer ausgangssignal V _F mit hohem Wert dem einen Eingangsanschluß jedes der UND-Gatter 115 a, 115 c und 115 e zugeführt, wogegen das Invertiererausgangssignal V _R mit niedrigem Wert dem einen Eingangsanschluß jedes der UND-Gatter 115 b, 115 d und 115 f zugeführt wird. Daher werden die Signale F _U, F _V und F _W als Ausgangssignale von den jeweiligen UND-Gattern 115 a, 115 c und 115 e erzeugt, wogegen die Ausgangssignale der jeweiligen UND- Gatter 115 b, 115 d und 115 f auf niedrigem Wert sind. In der Folge werden die Signale F _U, F _V und F _W als Ausgangssignale von den jeweiligen ODER-Gattern 116 a, 116 b und 116 c erzeugt. Daher erzeugt das UND-Gatter 117 a ein Ausgangssignal V _OUTU, das ein logisches Produkt der Signale F _U und F _V ist, das UND- Gatter 117 b erzeugt ein Ausgangssignal V _OUTV, das ein logi sches Produkt der Signale F _V und F _W ist, und das UND-Gatter 117 c erzeugt ein Ausgangssignag V _OUTW, das ein logisches Produkt der Signale F _W und F _U ist. Diese Signale V _OUTU, V _OUTV und V _OUTW haben Schwingungsformen, wie sie in Fig. 4 gezeigt sind, und sorgen für eine optimale zeitliche Lage der Ener giezuführung bezüglich der Induktionsspannungssignale E _U, E _V und E _W. Nachdem sie durch den Energiezuführungsschaltsignal verstärker 107 verstärkt worden sind, werden diese Signale V _OUTO, V _OUTV und V _OUTW den Basisanschlüssen der jeweiligen Treibertransistoren 108 a, 108 b und 108 c zugeführt, was die Wirkung hat, daß sich der Motor in Vorwärtsrichtung dreht.

Nun soll der Fall beschrieben werden, daß der bürsten lose Motor in Rückwärtsrichtung gedreht werden soll. In die sem Falle wird das Drehrichtungssteuerbefehlssignal V _IN mit einem eine Motordrehung in Rückwärtsrichtung anfordernden hohen Wert der Vorwärts/Rückwärts-Umschaltanordnung 104 zuge führt, so daß die Invertiererausgangssignale V _F und V _R auf einen niedrigen bzw. einen hohen Wert gebracht werden. Die erste Logikschaltung 105 arbeitet in der gleichen Weise, wie es der Fall ist, wenn der Motor in Vorwärtsrichtung gedreht wird, die Taktimpulssignale P _W, P _U und P _V werden nun von den jeweiligen ODER-Gattern 113 a, 113 b und 113 c erzeugt. Daher hat, wie in Fig. 5 gezeigt, das Ausgangssignal F _U des RS- Flip-Flop 114 a einen hohen Wert, wenn das Signal P _U den hohen Wert annimmt, jedoch bekommt es einen niedrigen Wert, wenn das Signal P _W den hohen Wert annimmt. Das Ausgangssignal F _V des RS-Flip-Flop 114 b bekommt einen hohen Wert, wenn das Signal P _V auf hohen Wert gebracht wird, jedoch bekommt es einen niedrigen Wert, wenn das Signal P _U auf hohen Wert gebracht wird. In ähnlicher Weise bekommt das Signal F _W einen hohen Wert, wenn das Signal P _W auf hohen Wert gebracht wird, jedoch bekommt es einen niedrigen Wert, wenn das Signal P _V auf hohen Wert gebracht wird.

Auch die zweite logische Schaltung 106 arbeitet in der gleichen Weise, wie wenn der Motor in Vorwärtsrichtung ge dreht wird. Wenn die Invertiererausgangssignale V _F und V _R mit niedrigem bzw. hohem Wert der zweiten Logikschaltung 106 als Rückwärtssteuerbefehl zugeführt werden, werden somit die Signale F _W, F _U und F _V als Ausgangssignale von den jeweiligen ODER-Gattern 116 a, 116 b bzw. 116 c erzeugt. Daher repräsen tiert in der zweiten logischen Schaltung 106 das Ausgangs signal V _OUTU des UND-Gatters 117 a ein logisches Produkt der Signale F _U und F _W, das Ausgangssignal V _OUTV des UND-Gatters 117 b repräsentiert ein logisches Produkt der Signale F _V und F _U, und das Ausgangssignal V W des UND-Gatters 117 c reprä sentiert ein logisches Produkt der Signale F _W und F _V. Fig. 5 zeigt die bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung auftretenden Schwingungsformen der Signale, wenn der Motor sich rückwärts dreht. Die Energiezuführungsschaltsignale V _OUTU, V _OUTV und V _OUTW haben Schwingungsformen, wie sie in Fig. 5 gezeigt sind und sorgen für eine optimale zeitliche Lage der Energiezuführung in bezug auf die Signale E _U, E _V und E _W der induzierten Spannungen. Dies hat in der Folge zur Wir kung, daß der Motor in Rückwärtsrichtung gedreht werden kann.

Die Betriebsweise der in Fig. 3 gezeigten Anordnung zum Betreiben eines bürstenlosen Motors soll nun für den Fall be schrieben werden, daß das der Vorwärts/Rückwärts-Umschaltan ordnung 104 zugeführte Drehrichtungssteuerbefehlssignal V _IN ein Umschalten von der Vorwärtsdrehung zur Rückwärtsdrehung des Motors vorgibt, während sich der Motor in Vorwärtsrich tung dreht. In diesem Falle liegen die Phasen der induzierten Spannungssignale E _U, E _V und E _W wie in Fig. 6 gezeigt, und die Vorwärts/Rückwärts-Umschaltanordnung 104, die erste Logik schaltung 105 und die zweite Logikschaltung 106 arbeiten in der gleichen Weise, wie bei der Drehung des Motors in Rück wärtsrichtung. Daher haben die Ausgangssignale F _U, F _V, F _W F _U, F _V und F _W der ersten Logikschaltung 105 und die Aus gangssignale V _OUTU, V _OUTV und V _OUTW der zweiten Logikschal tung 106 Signalschwingungsformen, wie sie in Fig. 6 gezeigt sind. Aus Fig. 6 ist ersichtlich, daß die Energiezuführungs schaltsignale V _OUTU, V _OUTV und V _OUTW eine zeitliche Lage der Energiezuführung aufweisen, die um eine Phase von 120° gegen über der zeitlichen Lage der optimalen Energiezuführung in bezug auf die Signale E _U, E _V bzw. E _W der induzierten Spannun gen verzögert ist. Dies hat zur Folge, daß ein Drehmoment, dessen Richtung der Vorwärtsdrehrichtung des Motors entgegen gesetzt ist, erzeugt wird und die Drehung des Motors bremst, um dadurch sofort die Drehrichtung des Motors zu ändern. Sobald sich der Motor in Rückwärtsdrehrichtung zu drehen be ginnt, wird für eine zeitliche Lage der Energiezuführung,wie in Fig. 5 gezeigt,gesorgt, was zur Wirkung hat, daß der Motor sich in Rückwärtsrichtung dreht. In ähnlicher Weise wird, wenn das der Vorwärts/Rückwärts-Umschaltanordnung 104 zuge führte Drehrichtungssteuerbefehlssignal V _IN ein Umschalten von der Rückwärtsdrehrichtung zur Vorwärtsdrehrichtung vor gibt, während der Motor sich in Rückwärtsrichtung dreht, die Motordrehung gebremst, so daß der Motor sofort beginnt, sich in Vorwärtsrichtung zu drehen.

Nun soll ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegen den Erfindung beschrieben werden. Fig. 7 ist ein Blockschalt bild, das den Aufbau dieses dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anordnung zum Betreiben eines bürstenlosen Motors zeigt.

Bei der in Fig. 7 gezeigten Anordnung sind Treiberspu len 201 a, 201 b und 201 c eines bürstenlosen Motors mit einem Ende gemeinsam mit einem Stromversorgungsanschluß 202 verbun den, dem eine Versorgungsspannung Vcc zugeführt wird. Diese Treiberspulen 201 a, 201 b und 201 c sind an dem anderen Ende mit den Kollektoren von Treibertransistoren 203 a, 203 b bzw. 203 c verbunden und auch mit jeweiligen Eingangsanschlüssen einer Energiezuführungstakterfassungsschaltung 204. Diese Energiezuführungstakterfassungsschaltung 204 enthält eine In duktionsspannungssynthetisierungsschaltung 213, Vergleicher 214 a, 214 b, 214 c und zugeordnete Flankendetektoren 215 a, 215 b, 215 c. Die Treibertransistoren 203 a, 203 b und 203 c sind mit ihren Emittern auf Masse geschaltet. Die Energiezufüh rungstakterfassungsschaltung 204 ist an ihren Ausgangsan schlüssen mit entsprechenden Eingangsanschlüssen von Taktim pulssynthetisierungsschaltungen 209 a, 209 b bzw. 209 c ver bunden und ebenso mit jeweiligen Eingangsanschlüssen einer Initialisierungsimpulserzeugungsschaltung 205. Eine Zeitge berschaltung 206, die einen Oszillator (OSC) 219 und einen Rücksetzvergleicher 218 enthält, ist mit einem ihrer Aus gangsanschlüsse mit einem Setzeingangsanschluß einer Be triebsartverriegelungsschaltung 207 verbunden.

Die Zeitgeberschaltung 206 ist an dem anderen Ausgangs anschluß mit einem von Eingangsanschlüssen einer Einzelerre gungstaktimpulserzeugungsschaltung 208 verbunden. Diese Ein zelerregungstaktimpulserzeugungsschaltung 208 enthält einen Startimpulsgenerator 216 sowie UND-Gatter 217 a, 217 b, 217 c. Die Initialisierungsimpulserzeugungsschaltung 205 ist an ihrem Ausgangsanschluß mit einem Rücksetzeingangsanschluß der Betriebsartverriegelungsschaltung 207 verbunden und auch mit einem Eingangsanschluß der Zeitgeberschaltung 206. Die Ein zelerregungstaktimpulserzeugungsschaltung 208 ist an ihren Ausgangsanschlüssen mit entsprechenden Eingangsanschlüssen der Taktimpulssynthetisierungsschaltungen 209 a, 209 b bzw. 209 c verbunden. Die Betriebsartverriegelungsschaltung 207 ist an ihrem Ausgangsanschluß mit dem anderen Eingangsanschluß der Einzelerregungstaktimpulserzeugungsschaltung 208 verbun den. Die Taktimpulssynthetisierungsschaltungen 209 a, 209 b und 209 c sind mit ihren Ausgangsanschlüssen an entsprechende Ein gangsanschlüsse einer Energiezuführungsschaltanordnung 210 angeschlossen. Diese Energiezuführungsschaltanordnung 210 enthält RS-Flip-Flops 211 a, 211 b und 211 c und ist an ihren Ausgangsanschlüssen mit entsprechenden Eingangsanschlüssen eines Energiezuführungsschaltsignalverstärkers 212 verbunden.

Dieser Energiezuführungsschaltsignalverstärker 212 ist an seinen Ausgangsanschlüssen mit den Basisanschlüssen der je weiligen Treibertransistoren 203 a, 203 b und 203 c verbunden.

Die Betriebsweise des dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anordnung zum Betreiben eines bürstenlosen Motors mit dem oben beschriebenen Aufbau soll nun unter Be zugnahme auf die Fig. 8 und 9 beschrieben werden.

Zunächst wird die Betriebsweise der Energiezuführungs takterfassungsschaltung 204 mit Bezugnahme auf Fig. 8 be schrieben.

Bei der in Fig. 7 dargestellten Anordnung werden bei der Drehung des bürstenlosen Motors in den Treiberspulen 201 a, 201 b und 201 c der einzelnen Phasen jeweils Spannungen E _U, E _V und E _W erzeugt. Die Induktionsspannungssynthetisie rungsschaltung 213 synthetisiert Spitzenbereiche der Schwin gungsformen der induzierten Spannungen E _U, E _V und E _W der einzelnen Phasen und wandelt die sich ergebende Spannungs schwingung in eine Spannungsschwingung um, deren Wert die Hälfte des ursprünglichen Wertes der synthetisierten Schwin gungsform beträgt. Diese sich ergebende Spannungsschwingungs form wird bezüglich des Wertes der Versorgungsspannung Vcc invertiert, um ein Spannungssignal E _O mit der in Fig. 8 gezeigten Schwingungsform zu erhalten. Die Vergleicher 214 a, 214 b und 214 c vergleichen die Spannungssignale E _U, E _V und E _W mit dem Spannungssignal E _O und erzeugen Ausgangssignale C _U, C _V bzw. C _W mit Schwingungsformen, wie sie in Fig. 8 gezeigt sind. Die Flankendetektoren 215 a, 215 b und 215 c erfassen die hinteren Flanken der Ausgangssignale C _U, C _V und C _W der Vergleicher 214 a, 214 b und 214 c und erzeugen Selbsterregungs taktimpulssignale P _U, P _V bzw. P _W, die in Fig. 8 gezeigt sind.

Die Initialisierungsimpulserzeugungsschaltung 205 er zeugt ein Initialisierungsimpulssignal P _S (Fig. 9), das eine logische Summe der Selbsterregungstaktimpulssignale P _U, P _V und P _W ist. Die Zeitgeberschaltung 206 erzeugt ein Einzel erregungsbetriebsartschaltimpulssignal P _R, wenn nach der Zu führung eines Initialisierungsimpulses P _S nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne ein nächster Initialisierungs impuls P _S zugeführt wird.

Die Betriebsweise der in Fig. 7 gezeigten Anordnung zum Betreiben eines bürstenlosen Motors soll nun weiter unter Bezugnahme auf Fig. 9 beschrieben werden. Der Oszillator 219 in der Zeitgeberschaltung 206 erzeugt ein Ausgangssignal V _OSC mit einer in Fig. 9 gezeigten Schwingungsform, und es wird eine Ladung und eine Entladung zwischen Werten V _H und V _L wiederholt, wenn sich der Motor in einem stillstehenden Zu stand befindet und das Initialisierungsimpulssignal P _S nicht von der Initialisierungsimpulserzeugungsschaltung 205 erzeugt wird. Wenn jedoch das Initialisierungsimpulssignal P _S infolge der Drehung des Motors erzeugt wird, wird eine Entladung vor genommen jedesmal wenn das Initialisierungsimpulssignal P _S einen hohen Wert annimmt. Das bedeutet, daß das Laden und Entladen synchron mit dem Initialisierungsimpulssignal P _S wiederholt wird. Der Rücksetzvergleicher 218 vergleicht die Ausgangsspannung V _OSC des Oszillators 219 mit einer Bezugs spannung V _ref. Wenn der Wert der Bezugsspannung V _ref so ge wählt ist, daß er nahe bei dem Wert V _H liegt, erzeugt der Rücksetzvergleicher 218 somit das Einzelerregungsbetriebsart schaltimpulssignal P _R mit einer Schwingungsform wie der in Fig. 9 gezeigten, wenn induzierte Spannungen E _U, E _V und E _W des Motors nicht erfaßt werden können.

Die Betriebsartverriegelungsschaltung 207 wird durch das Einzelerregungsbetriebsartschaltimpulssignal P _R gesetzt, wenn induzierte Spannungen des Motors nicht erfaßt werden können. Andererseits wird die Betriebsartverriegelungsschal tung 207 durch das Initialisierungsimpulssignal P _S zurück gesetzt, wenn die induzierten Spannungen des Motors erfaßt werden können. Somit erzeugt die Betriebsartverriegelungs schaltung 207 ein Betriebsarteinstellsignal V _R mit einer Schwingungsform, wie sie in Fig. 9 gezeigt ist.

Der Startimpulsgenerator 216 in der Einzelerregungs taktimpulserzeugungsschaltung 208 erzeugt Startimpulse, deren Anzahl der Anzahl von Phasen gleich ist, in einer mit der zeitlichen Lage der Entladung des Oszillators 219 synchro nisierten Beziehung, wobei diese Startimpulse den jeweiligen UND-Gattern 217 a, 217 b und 217 c zusammen mit dem Betriebsart einstellsignal V _R zugeführt werden. Als Ergebnis werden Ein zelerregungstaktimpulse P _A, P _B und P _C von den UND-Gattern 217 a, 217 b bzw. 217 c erzeugt, welche jeweils logische Produk te der Startimpulse und des Betriebsarteinstellsignals V _R sind, wie in Fig. 9 gezeigt.

Die Selbsterregungstaktimpulssignale P _U, P _V, P _W und die Einzelerregungstaktimpulssignale P _A, P _B, P _C der entsprechen den Phasen werden den Taktimpulssynthetisierungsschaltungen 209 a, 209 bzw. 209 c zugeführt, so daß Ausgangssignale V _INA, V _INB und V _INC von den Taktimpulssynthetisierungsschaltungen 209 a, 209 b bzw. 209 c erzeugt werden, die logische Summen von P _U, P _A; P _V, P _B; und P _W, P _C repräsentieren, wie in Fig. 9 ge zeigt. Das Signal V _INA wird dem Setzanschluß S des RS-Flip- Flop 211 a und dem Rücksetzanschluß R des RS-Flip-Flop 211 c zugeführt, das Signal V _INB wird dem Setzanschluß S des RS- Flip-Flop 211 b und dem Rücksetzanschluß R des RS-Flip-Flop 211 a zugeführt, und das Signal V _INC wird dem Setzanschluß S des RS-Flip-Flop 211 c und dem Rücksetzanschluß R des RS-Flip- Flop 211 b zugeführt. Als Ergebnis werden Energiezuführungs schaltsignale V _OUTA, V _OUTB und V _OUTC mit den in Fig. 9 ge zeigten Schwingungsformen von den RS-Flip-Flops 211 a, 211 b bzw. 211 c erzeugt. Somit werden mit dem Takt oder mit der zeitlichen Lage der Erzeugung dieser Energiezuführungsschalt signale V _OUTA, V _OUTB und V _OUTC die Treiberspulen 201 a, 201 b und 201 c des Motors aufeinanderfolgend mit Energie versorgt und dadurch der Motor gedreht.

Somit besteht die Betriebsweise des dritten Ausfüh rungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anordnung zum Betreiben eines bürstenlosen Motors darin, daß, wenn der Motor sich nicht dreht und keine induzierten Spannungen des Motors er faßt werden können, der Zustand der Energiezuführung zu den Motortreiberspulen durch Zuführung von Einzelerregungstakt impulssignalen zu der Energiezuführungsschaltanordnung 211 fortlaufend umgeschaltet wird, um dadurch die Drehung des Motors zu starten. Sobald der Motor seine Drehung beginnt und die induzierten Spannungen des Motors erfaßt werden können, wird der Zustand der Energiezuführung zu den Motortreiber spulen aufeinanderfolgend umgeschaltet, indem die Selbster regungstaktimpulssignale zu der Energiezuführungsschaltanord nung 210 zugeführt werden, wodurch die Drehung des Motors aufrechterhalten wird.

Aus der vorstehenden detaillierten Beschreibung ist er sichtlich, daß bei der erfindungsgemäßen Anordnung zum Be treiben eines bürstenlosen Motors die in den Treiberspulen des Motors induzierten Spannungen erfaßt werden, um fortlau fend die Energiezuführung für die Treiberspulen umzuschalten. Daher ist es nicht notwendig, einen Rotorstellungsfühler, wie ein Hall-Element, vorzusehen, das bisher zum Erfassen der Winkelstellungen für die Drehung des Rotors notwendig war, so daß die Kosten der verwendeten Teile und die Anzahl der Lei tungsverbindungen vermindert werden können. Weiterhin werden bei der erfindungsgemäßen Anordnung zum Betreiben eines bür stenlosen Motors die zum Umschalten der Energiezuführung zu den jeweiligen Treiberspulen des Motors verwendeten Energie zuführungsschaltsignale in einer solchen Weise erzeugt, daß auf der Grundlage der Zeitspanne der Energiezuführung einer Treiberspule einer Phase die zeitliche Lage der Energiezu führung und die Zeitdauer der Energiezuführung für eine Trei berspule einer nächsten Energiezuführungsphase eingestellt werden. Daher ist es möglich, jeder beliebigen Veränderung der Drehzahl des bürstenlosen Motors sehr genau zu folgen, so daß der Motor stets mit einer optimalen zeitlichen Energiezu führung betrieben werden kann. Weiter hat die erfindungsge mäße Anordnung zum Betreiben eines bürstenlosen Motors einen zusätzlichen Vorteil derart, daß ihr Aufbau einfach ist und sie unabhängig von den Betriebseigenschaften von externen zu sätzlichen Teilen hinsichtlich der zeitlichen Lage der Ener giezuführung betrieben werden kann. Daher hat die erfindungs gemäße Anordnung zum Betreiben eines bürstenlosen Motors den Vorteil, daß die Kosten bzw. der Aufwand vermindert werden und sie stets mit großer Zuverlässigkeit arbeiten kann. Wei terhin wird, sobald das Motordrehrichtungssteuerbefehlssignal zur Anweisung der entgegengesetzten Drehrichtung der Anord nung zum Betreiben des bürstenlosen Motors zugeführt wird, die Drehung des sich in einer Richtung drehenden Motors ge bremst, um sofort die Drehrichtung des Motors zu ändern, worauf dann der in entgegengesetzter Richtung drehende Motor mit einer optimalen zeitlichen Energiezuführung betrieben werden kann.

Weiterhin werden, wenn sich der bürstenlose Motor nicht dreht oder wenn sich der Motor mit einer sehr niedrigen Dreh zahl dreht und keine in den Treiberspulen des Motors indu zierte Spannungen erfaßt werden können, die Einzelerregungs taktimpulssignale dazu verwendet, die Treiberspulen aufeinan derfolgend mit Energie zu versorgen und dadurch die Drehung des Motors zu starten. Sobald dann der Motor sich zu drehen beginnt und die in den Treiberspulen induzierten Spannungen detektiert werden können, werden die Selbsterregungstaktim pulssignale dazu verwendet, aufeinanderfolgend die Treiber spulen mit Energie zu versorgen, so daß dadurch die Drehung des Motors aufrechterhalten wird. Somit ist es möglich, die Drehung des bürstenlosen Motors sanft zu starten.

Claims

1. Anordnung zum Betreiben eines bürstenlosen Motors mit:
einer Anzahl von Motortreiberspulen (2 a, 2 b, 2 c) einer Anzahl jeweiliger Phasen;
einer Anzahl von jeweils mit den Treiberspulen (2 a, 2 b, 2 c) verbundenen Treibertransistoren (1 a, 1 b, 1 c) ;
gekennzeichnet durch:
eine Energiezuführungsschaltanordnung (8, 4), die fort laufend eine Anzahl von Energiezuführungsschaltsignalen (OUTU, OUTV, OUTW) jeweils zu den Treibertransistoren (1 a, 1 b, 1 c) überträgt, um die Energiezuführung für die Treiber spulen (2 a, 2 b, 2 c) umzuschalten;
eine Bezugsphasenerfassungseinrichtung (6), die in den Treiberspulen induzierte Spannungen mit einem Neutralpunkts potential der Treiberspulen oder einer Versorgungsspannung vergleicht, um eine Bezugsphase für die Drehung des Rotors des Motors zu erfassen, so daß jeweils eine Anzahl von Be zugsphasenimpulssignalen entsprechend der Anzahl von Phasen erzeugt wird;
eine Energiezuführungsschaltimpulserzeugungseinrichtung (7) zum Erzeugen einer Anzahl von Energiezuführungsschaltim pulssignalen jeweils entsprechend der Anzahl von Phasen, wenn eine vorgegebene Verzögerungszeit seit der Erzeugung der Be zugsphasenimpulssignale verstrichen ist; und
eine Verzögerungszeiteinstelleinrichtung (5) zum Ein stellen der vorgegebenen Verzögerungszeit auf einen Wert pro portional zu einer Zeitspanne von der Seit der Erzeugung eines der Energiezuführungsschaltimpulssignale bezüglich der Treiberspule einer Phase bis zur Zeit der Erzeugung eines der Bezugsphasenimpulssignale während einer energiezuführungs freien Zeitspanne einer als nächste mit Energie zu versor genden Treiberspule einer folgenden Phase.

2. Anordnung zum Betreiben eines bürstenlosen Motors mit:
einer Anzahl von Motortreiberspulen (101 a, 101 b, 101 c) einer Anzahl jeweiliger Phasen;
einer Anzahl von jeweils mit den Treiberspulen (101 a, 101 b, 101 c) verbundenen Treibertransistoren (108 a, 108 b, 108 c);
gekennzeichnet durch:
eine Vorwärts/Rückwärts-Schaltanordnung (104) zum Er zeugen eines Motordrehrichtungssteuerbefehlssignals (V _F, V _R);
eine Energiezuführungstakterfassungseinrichtung (103), die in den Treiberspulen induzierte Spannungen erfaßt, um je weils entsprechend der Anzahl von Phasen eine Anzahl von Taktimpulssignalen (P _U, P _V, P _W) zu erzeugen, die zum Umschal ten der Energiezuführung für die Treiberspulen (101 a, 101 b, 101 c) verwendet werden;
eine erste Logikschaltung (105) mit einer Anzahl von Flip-Flops (114 a, 114 b, 114 c), die wahlweise durch die Zufüh rung der Taktimpulssignale (P _U, P _V, P _W) und das Motordreh richtungssteuerbefehlssignal (V _F, V _R) gesetzt oder zurückge setzt werden; und
eine zweite Logikschaltung (106) zum Umwandeln von Aus gangssignalen der ersten Logikschaltung (105) in entspre chende Energiezuführungsschaltsignale (V _OUTU, V _OUTV, V _OUTW) entsprechend einem Wert des Motordrehrichtungssteuerbefehls signals (V _F, V _R), um den mit den Treiberspulen (101 a, 101 b, 101 c) jeweils verbundenen Treibertransistoren aufeinanderfol gend Energie zuzuführen.

3. Anordnung zum Betreiben eines bürstenlosen Motors mit:
einer Anzahl von Motortreiberspulen (201 a, 201 b, 201 c) einer Anzahl jeweiliger Phasen;
einer Anzahl von jeweils mit den Treiberspulen (201 a, 201 b, 201 c) verbundenen Treibertransistoren (203 a, 203 b, 203 c);
gekennzeichnet durch:
eine Energiezuführungstakterfassungseinrichtung (204) , die in den Treiberspulen (201 a, 201 b, 201 c) induzierte Span nungen erfaßt, um eine Anzahl von Selbsterregungstaktimpuls signalen (P _U, P _V, P _W) entsprechend der Anzahl der jeweiligen Phasen zu erzeugen, die zum Umschalten der Energiezuführung für die Treiberspulen (201 a, 201 b, 201 c) verwendet werden;
eine Initialisierungsimpulserzeugungsschaltung (205) zum Erzeugen eines Initialisierungsimpulssignals (P _S) als logische Summe der Selbsterregungstaktimpulssignale (P _U, P _V, P _W);
eine Zeitgeberschaltung (206) zum Erzeugen einer Anzahl von Einzelerregungsbetriebsartschaltimpulssignalen (P _R), wenn nach der Eingabe des einen Initialisierungsimpulssignals ein nächster Initialisierungsimpuls nicht innerhalb einer vorge gebenen Zeitspanne eingegeben wird;
eine Betriebsartverriegelungsschaltung (207) mit einem Flip-Flop, das durch das Initialisierungsimpulssignal (P _S) zurückgesetzt und durch eines der Einzelerregungsbetriebsart schaltimpulssignale (P _R) gesetzt wird, zum Erzeugen eines Be triebsarteinstellsignals (V _R), um eine Einzelerregungsschalt betriebsart oder eine Selbsterregungsschaltbetriebsart ein zurichten;
eine Einzelerregungstaktimpulserzeugungsschaltung (208), um nur in der Einzelerregungsschaltbetriebsart eine jeweils der Anzahl von Phasen entsprechende Anzahl von Einzelerre gungstaktimpulssignalen (P _A, P _B, P _C) zu erzeugen, so daß die mit Energie zu versorgenden Treiberspulen (201 a, 201 b, 201 c) durch das Initialisierungsimpulssignal (P _S) in die Einzeler regungsschaltbetriebsart umgeschaltet werden;
eine Anzahl von Taktimpulssynthetisierungsschaltungen (209 a, 209 b, 209 c) zum Erzeugen einer Anzahl von Energiezu führungsschaltimpulssignalen (V _INA, V_INB, V_INC), von denen jedes durch eine logische Summe des der einen der Anzahl von Phasen entsprechenden einen Selbsterregungstaktimpulssignals (P _U, P _V, P _W) und des derselben Phase entsprechenden einen Einzelerregungstaktimpulssignals (P _A, P _B, P _C) erhalten wird; und
eine Energiezuführungsschaltanordnung zum Erzeugen einer Anzahl von Energiezuführungsschaltsignalen (V _OUTA, V _OUTB, V _OUTC in Ansprache auf das Anlegen der Energiezufüh rungsschaltimpulssignale (V _INA, V _INB, V _INC), um den jeweils mit den Treiberspulen (201 a, 201 b, 201 c) verbundenen Treiber transistoren (203 a, 203 b, 203 c) aufeinanderfolgend Energie zuzuführen.