DE4305321A1 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Rotorpositionserfas­ sung von geschalteten Magnetmotoren, genauer gesagt eine Po­ sitionserfassungsvorrichtung für einen geschalteten Magnet­ motor, bei der ein einziger Sensor zum Detektieren einer Ro­ torposition und somit zum Antreiben des Motors Verwendung findet.

Fig. 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen norma­ len geschalteten Magnetmotor des Standes der Technik, der sechs Statoren und vier Rotoren aufweist. Fig. 2 ist eine schematische Draufsicht auf eine normale Abtastscheibe, die drei Sensoren besitzt. Wie in den Figuren gezeigt, umfaßt der Motor einen Stator mit sechs festen Magnetpolen 3a, die mit gleichem Abstand unter einem Winkel von 60° voneinander angeordnet und fest an einem Motorgehäuse montiert sind. Wicklungen 4 sind um jeweils ein Paar a-a′, b-b′ und c-c′ von gegenüberliegenden festen Magnetpolen 3a ausgebildet, um Magnetpole mit umgekehrter Polarität vorzusehen. Bei dieser Anordnung besitzen die Paare der gegenüberliegenden Magnet­ pole 3a unterschiedliche Phasen a, b und c. Der Magnetmotor besitzt ferner einen Rotor 2, der innerhalb des Stators 3 angeordnet und um eine rotierende Welle 1 drehbar ist. Der Rotor ist mit vier rotierenden Magnetpolen 4a versehen, die mit gleichem Abstand voneinander unter einem Winkel von 90° angeordnet sind.

Bei einem solchen herkömmlich ausgebildeten geschalteten Magnetmotor ist ferner eine Abtastscheibe 5 zum Detektieren der Position des Rotors 2 vorgesehen. Wie in Fig. 2 ge­ zeigt, besitzt die Abtastscheibe 5 vier Vorsprünge 5a, die jeweils eine 30° entsprechende Breite besitzen, und vier Öffnungen 5b, die jeweils zwischen benachbarten Vorsprüngen 5a ausgebildet sind und eine 60° entsprechende Breite auf­ weisen. Die Abtastscheibe 5 ist fest an der rotierenden Welle 1 montiert, so daß sie zusammen mit dem Rotor 2 um die Welle 1 drehbar ist. Zum Detektieren einer Drehstellung der Abtastscheibe 5 sind drei Sensoren S1, S2 und S3 auf einem Kreis mit gleichem Abstand voneinander unter einem Winkel von 120° angeordnet. Auf der Basis von Positionserfassungs­ signalen von den Sensoren S1, S2 und S3 wird elektrischer Strom nacheinander den entsprechenden Wicklungen 4 der Phasen a, b und c, die um die festen Magnetpole 3a gewickelt sind, zugeführt, um den Motor anzutreiben.

Die Rotorpositionserfassung und die zugehörigen Vorgänge des herkömmlich ausgebildeten geschalteten Magnetmotors der vor­ stehend beschriebenen Konstruktion werden nunmehr in Verbin­ dung mit Fig. 3 erläutert.

Wenn sich der Motor gegen den Uhrzeigersinn dreht, drehen sich der Rotor 2 und die Abtastscheibe 5 in der gleichen Richtung. Hierbei detektieren die Sensoren S1, S2 und S3 die Drehlage der Abtastscheibe 5. Wie in Fig. 3A gezeigt, wird der erste Sensor S1 in seinem ausgeschalteten Zustand gehal­ ten und gibt somit ein niedrigpegeliges Signal für 30° ent­ sprechend dem Winkel, den jeder Vorsprung 5a passiert, ab. Danach wird der erste Sensor S1 in seinem eingeschalteten Zustand gehalten und gibt somit ein hochpegeliges Signal für 60° entsprechend dem Winkel, den jede Öffnung 5b passiert, ab. Diese Vorgänge am ersten Sensor S1 werden wiederholt. In entsprechender Weise wiederholen der zweite Sensor S2 und der dritte Sensor S3 ihre entsprechenden Schritte und werden in ihrem ausgeschalteten Zustand für 30° und dann in ihrem eingeschalteten Zustand für 60° gehalten. Diese Vorgänge bei den Sensoren S1, S2 und S3 werden in Intervallen von 30° durchgeführt.

Wenn die Sensoren S1 und S2 die Drehstellungen des Rotors 2 detektieren, erzeugen sie Detektionssignale, die die Dreh- Stellung des Rotors 2 wiedergeben. Diese Detektionssignale werden logisch miteinander kombiniert, so daß sie nacheinan­ der die Phasen a, b und c antreiben. Wie in den Fig. 3D, 3E und 3F gezeigt ist, werden die beiden Detektionssignale kombiniert, so daß Signale/S1·S2, S1·/S2 und S1·S2 erhalten werden, über die die Phasen a, b und c betrieben werden.

Die Fig. 3D, 3E und 3F sind Wellenformdiagramme der An­ triebssignale für die Phasen a, b und c, wenn sich der Motor gegen den Uhrzeigersinn dreht. Diese Antriebssignale werden durch Kombination der beiden Detektionssignale S1 und S3 er­ halten. Wenn sich im Gegensatz hierzu der Motor im Uhrzei­ gersinn dreht, werden die Detektionssignale von den Sensoren S1 und S3 kombiniert, um Antriebssignale zum Betreiben der entsprechenden Phasen a, b und c zu erhalten. Daher werden mindestens zwei Sensoren benötigt, um den Motor wahlweise in einer Richtung anzutreiben. Wenn es gewünscht wird, den Mo­ tor in beiden Richtungen anzutreiben, muß der Phasenvor­ schubwinkel in Betracht gezogen werden. Mit nur zwei Senso­ ren kann der Vorschubwinkel nicht genau detektiert werden.

Daher ist es erforderlich, mindestens drei Sensoren zu ver­ wenden, um den Motor in beiden Richtungen anzutreiben.

Ein solches Erfordernis in bezug auf die Verwendung einer Vielzahl von Sensoren (normalerweise drei bei einem 6-4-Pol­ typ) zur Positionserfassung bei der vorstehend erwähnten Po­ sitionserfassungsvorrichtung verursacht eine komplizierte Montage und Verdrahtung. Eine derartig komplizierte Montage und Verdrahtung führt wiederum zu einer Herabsetzung der Produktivität und zu einer Erhöhung der Kosten. Durch die Montage von vielen Sensoren werden Fehler in bezug auf die Relativlage zwischen den Sensoren erzeugt. Hieraus resul­ tiert der Nachteil, daß Positionsdetektionssignale mit einer inkorrekten Wellenform erzeugt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend be­ schriebenen Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und eine Positionserfassungsvorrichtung für einen geschalte­ ten Magnetmotor zu schaffen, die in der Lage ist, die Rotor­ position nur durch Verwendung eines einzigen Sensors zum An­ treiben des Motors genau zu detektieren.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Positionser­ fassungsvorrichtung für einen geschalteten Magnetmotor ge­ löst, die die folgenden Bestandteile umfaßt: Abtastein­ richtungen, die mit einem einzigen Sensor zum Erfassen einer Position eines Rotors versehen sind und einen Taktimpuls von einer Periode bei jeder Phasenerregung als Positionsdetek­ tionssignal abgeben können, Startsignalerzeugungseinrichtun­ gen zum Erregen einer wahlweisen Phase des Motors für eine vorgegebene Zeit nach dem Start und zur Erzeugung eines Startsignales zum Ausrichten des Rotors mit einem Stator, Positionserfassungssignaleingabeeinrichtungen zum logischen Kombinieren des Startsignales von den Startsignalerzeu­ gungseinrichtungen mit dem Positionserfassungssignal von den Abtasteinrichtungen und zur Abgabe des Positionserfas­ sungssignales nach dem Startsignal, Antriebssteuerimpulser­ zeugungseinrichtungen zum Empfangen eines Ausgangssignales von den Positionserfassungssignaleingabeeinrichtungen als Taktsignal, zum sequentiellen Verschieben von Antriebssigna­ len für entsprechende Phasen und zum Erzeugen von Antriebs­ steuerimpulsen für entsprechende Phasen, und Phasenerre­ gungseinrichtungen zum logischen Kombinieren von Phasenan­ triebssteuerimpulsen von den Antriebssteuerimpulserzeugungs­ einrichtungen mit dem Startsignal von den Startsignalerzeu­ gungseinrichtungen und zum sequentiellen Erregen der Phasen.

Die Abtasteinrichtungen umfassen eine Abtastscheibe, die an ihrem Umfangsrand abwechselnd Vorsprünge und Öffnungen in einer vorgegebenen Zahl und einen einzigen Sensor aufweist, der an einer Stelle montiert ist, die unter einem vorgegebe­ nen Phasenvorschubwinkel von einer Mittellinie, an der der Rotor zum Stator ausgerichtet ist, beabstandet ist, wobei der Sensor jedesmal dann, wenn eine Phase erregt wird, einen Taktimpuls von einem Zyklus erzeugen kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei­ spiels in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf einen normalen geschalteten Magnetmotor, der sechs Statoren und vier Rotoren aufweist;

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf eine normale Abtastscheibe, die drei Sensoren besitzt;

Fig. 3A bis 3F Wellenformdiagramme von verschiedenen Po­ sitionserfassungssignalen und verschie­ denen Phasenerregungssignalen nach dem Stand der Technik;

Fig. 4 einen Schaltplan einer erfindungsgemäß ausgebildeten Positionserfassungsvor­ richtung eines geschalteten Magnetmotors;

Fig. 5 eine schematische Draufsicht auf eine Ab­ tastscheibe gemäß der Erfindung, wobei die Montageposition eines Sensors gezeigt ist;

Fig. 6A eine schematische Draufsicht zur Erläute­ rung einer Initialisierung auf der Basis eines Startsignales in einem gestoppten Zustand des Motors gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6B eine schematische Draufsicht zur Erläute­ rung der Ausrichtung eines Rotors zu ei­ nem Stator auf der Basis der Initialisie­ rung gemäß der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 7A bis 7F Wellenformdiagramme von verschiedenen Signalen, die von den in Fig. 4 darge­ stellten Schaltungen abgegeben werden.

Fig. 4 zeigt eine Positionserfassungsvorrichtung für einen geschalteten Magnetmotor (switched reluctance motor) gemäß der vorliegenden Erfindung.

Wie in Fig. 4 gezeigt, umfaßt die Positionserfassungsvor­ richtung eine Abtasteinheit 100, die mit einem einzigen Sen­ sor zum Detektieren der Position eines Rotors versehen ist und einen Taktimpuls von einer Periode bei jeder Periode bei jeder Phasenerregung als Positionsdetektionssignal abgeben kann. Die Positionserfassungsvorrichtung umfaßt ferner eine Startsignalerzeugungsschaltung 200 zum Erregen einer wahl­ weisen Phase des Motors über eine vorgegebene Zeit nach dem Starten, d. h. wenn ein Startschalter SW2 vom Benutzer ge­ drückt worden ist, der ein Startsignal zur Ausrichtung des Rotors mit einem Stator erzeugt. Eine Positionserfassungs­ signaleingabeschaltung 300 ist ebenfalls vorgesehen, um das Startsignal von der Startsignalerzeugungsschaltung 200 mit dem Positionserfassungssignal von der Abtasteinheit 100 lo­ gisch zu kombinieren und das Positionserfassungssignal nach dem Startsignal durchzugeben. Die Positionserfassungsvor­ richtung umfaßt ferner eine Antriebssteuerimpulserzeugungs­ schaltung 400 zum Empfang eines Ausgangssignales von der Po­ sitionserfassungssignaleingabeschaltung 300 als Taktsignal, zum sequentiellen Verschieben von Antriebssignalen für ent­ sprechende Phasen und zum Erzeugen von Antriebssteuerimpul­ sen für die entsprechenden Phasen und eine Phasenerregungs­ schaltung 500 zum logischen Kombinieren von Phasenantriebs­ steuerimpulsen von der Antriebssteuerimpulserzeugungsein­ richtung 400 und dem Startsignal von der Startsignalerzeu­ gungsschaltung 200 und zum sequentiellen Erregen der Phasen.

Erfindungsgemäß umfaßt die Startsignalerzeugungsschaltung 200 ein Flip-Flop 201 zur Ausgabe eines Steuersignales über eine Periode, in der sich der vom Benutzer gesteuerte Start­ schalter SW2 in seinem eingeschalteten Zustand befindet, einen Gleichrichter 202 zum Gleichrichten einer Wechselspan­ nung von einer Wechselstromquelle in eine Gleichspannung, einen Schalter SW1 zum Hindurchleiten der Gleichstromspan­ nung vom Gleichrichter 202 in Abhängigkeit vom Steuersignal des Flip-Flops 201 und eine Zeitkonstantenschaltung 203 zum Integrieren der Gleichstromspannung über einen Widerstand R1 und einen Kondensator C1 und zum Abgeben eines Impulssigna­ les, das über ein Inverter-Glied I1 über eine vorgegebene Zeit konstant gehalten wird.

Die Positionserfassungssignaleingabeschaltung 300 besitzt ein Inverter-Glied I2 zum Invertieren des Startsignales von der Startsignalerzeugungsschaltung 200 und ein UND-Glied AD1 zum UND-Kombinieren eines Ausgangssignales vom Inverter- Glied I2 mit dem Positionserfassungssignal von der Ab­ tasteinheit 100 und zum Abgeben des resultierenden Signales an die Antriebssteuerimpulserzeugungsschaltung 400.

Die Phasenerregungsschaltung 500 besitzt ein erstes ODER- Glied OR1 zum Disjunktieren des Startsignales von der Start­ signalerzeugungsschaltung 200 und eines vorherigen Unter­ brechungssteuersignales CS und zum Steuern eines Hauptschal­ ters SW3 des Motors, ein zweites ODER-Glied OR2 zum Disjunk­ tieren des Startsignales und eines a-Phasenantriebssteuerim­ pulses von der Antriebssteuerimpulserzeugungsschaltung 400, einen a-Phasenerregungsschalter SW_a zum Steuern der a-Phase des Motors auf der Basis eines Ausgangssignales vom ODER- Glied OR2, einen b-Phasenerregungsschalter SW_b zum Steuern der b-Phase des Motors auf der Basis eines b-Phasenantriebs­ steuerimpulses von der Antriebssteuerimpulserzeugungsschal­ tung 400, ein NOR-Glied NOR1 zum NOR-Verknüpfen eines Aus­ gangssignales vom zweiten ODER-Glied OR2 und des b-Phasenan­ triebssteuerimpulses von der Antriebssteuerimpulserzeugungs­ schaltung 400, ein drittes ODER-Glied OR3 zum Disjunktieren eines Ausgangssignales vom NOR-Glied NOR1 und eines c-Pha­ senantriebssteuerimpulses von der Antriebssteuerimpulserzeu­ gungsschaltung 400 und einen c-Phasenerregungsschalter SW_c zum Steuern der c-Phase des Motors auf der Basis eines Aus­ gangssignales vom dritten ODER-Glied OR3.

Wie in Fig. 5 gezeigt, umfaßt die Abtasteinheit 100 eine Abtastscheibe 13, die mit einer Welle gekoppelt ist, so daß sie zusammen mit dem Rotor 11 gedreht werden kann. Die Ab­ tastscheibe 13 besitzt an ihrem Umfangsrand abwechselnd Vor­ sprünge und Öffnungen in einer vorgegebenen Anzahl. Die Ab­ tastscheibe 13 besitzt ferner einen einzigen Sensor S, der an einer Stelle montiert ist, die unter einem vorgegebenen Phasenvorschubwinkel gegenüber einer strichpunktierten Linie beabstandet ist, bei der es sich um eine Mittellinie han­ delt, auf der der Rotor 11 zum Stator 12 ausgerichtet ist. Der Sensor S kann jedesmal dann, wenn eine Phase erregt wird, einen Taktimpuls von einem Zyklus erzeugen.

In Fig. 5, die einen 6-4-Poltyp zeigt, beträgt der Phasen­ vorschubwinkel etwa 7,5°. Der Sensor S ist daher am Motorge­ häuse an einer Stelle montiert, die unter einem Winkel von etwa 7,5° gegenüber der Ausrichtungslinie, auf der der Rotor 11 zum Stator 12 ausgerichtet ist, beabstandet ist. An der Abtastscheibe 13 sind zwölf Vorsprünge mit einer Breite von 15° und zwölf Öffnungen mit einer Breite von 15° abwechselnd ausgebildet, wie in Fig. 5 gezeigt. Um zu verhindern, daß der Sensor S ein Kantensignal bei einer Erregung auf der Ba­ sis des Startsignales erzeugt, ist er in einer mittigen Po­ sition an einem ausgewählten Vorsprung montiert. Die Form der Abtastscheibe 13 ist unter Berücksichtigung der Tatsache festgelegt, daß innerhalb eines Winkelbereiches von ± 7,5° von einer geometrischen Form zum genauen Ausrichten des Ro­ tors 11 zum Stator 12 kein logischer Fehler vorhanden ist. Der Winkelbereich wird erhalten, indem man den Phasenvor­ schubwinkel berücksichtigt. In einem Fall mit zwölf Vor­ sprüngen und zwölf Öffnungen, beträgt eine Periode derselben 30°. Um einen fehlerhaften Ausrichtungsvorgang zu vermeiden, können die Vorsprungsbreite α und die die Öffnungsbreite β innerhalb eines Winkelbereiches von α + β = 30° eingestellt werden. Des weiteren kann der Winkelbereich α + β 60° oder 15° betragen, obwohl er im vorliegenden Fall 30° beträgt. In diesem Fall ist die Hardware teilweise modifiziert.

Es wird nunmehr die Funktionsweise des geschalteten Magnet­ motors der vorstehend beschriebenen Konstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert.

Wenn der Benutzer den Startschalter SW2 drückt, wird von der Startsignalerzeugungsschaltung 100 ein Startimpuls erzeugt. Durch den Startimpuls wird eine wahlweise Phase des Motors erregt, wodurch der Motor gestartet wird. Danach detektiert der Sensor S eine Position des Motors und gibt bei jeder Phasenerregung ein Positionserfassungsimpulssignal von einer Periode ab. Die vom Sensor S erzeugten Positionserfassungs­ impulssignale werden als Taktsignale der Antriebssteuerim­ pulssteuerschaltung 400 über die Positionserfassungsimpuls­ signaleingabeschaltung 300 zugeführt. Auf der Basis der Taktsignale verschiebt die Antriebssteuerimpulserzeugungs­ schaltung 400 nacheinander Antriebssignale von entsprechen­ den Phasen und erzeugt Phasenantriebssteuerimpulse. Auf der Basis dieser Phasenantriebssteuerimpulse erregt die Pha­ senerregungsschaltung 500 die Phasen nacheinander, um den Motor anzutreiben.

Wenn der Benutzer den Startschalter SW2 in einem Zustand drückt, in dem die Stromzufuhr gestoppt und der Motor in ei­ ner in Fig. 6A gezeigten Position gestoppt worden ist, wird ein Startsignal von der Startsignalerzeugungsschaltung 200 abgegeben, so daß die a-Phase des Motors erregt wird.

Mit anderen Worten, wenn der Startschalter SW2 vom Benutzer gedrückt wird, gibt das Flip-Flop 201 der Startsignalerzeu­ gungsschaltung 299 ein Steuersignal ab, das wiederum be­ wirkt, daß der Schalter SW1 in seinen eingeschalteten Zu­ stand geschaltet wird. Es wird daher ein hochpegeliges Signal mit einer bestimmten Spannung (Fig. 7A), das vom Gleichrichter 202 abgegeben wird, an die Zeitkonstanten­ schaltung 203 gelegt, bis der Startschalter SW2 in seinen ausgeschalteten Zustand geschaltet worden ist. Von dem Zeit­ punkt an, an dem der Schalter SW1 in seinen eingeschalteten Zustand geschaltet worden ist, gibt die Zeitkonstantenschal­ tung 203 ein Startsignal über das Inverter-Glied I1 für eine Zeitkonstante tw ab, die durch den Widerstand R1 und den Kondensator C1 festgelegt wurde. Durch das Startsignal wird der a-Phasenerregungsschalter SW_a der Phasenerregungsschal­ tung 500 in seinen eingeschalteten Zustand gebracht, wodurch die a-Phase erregt wird.

Wenn die a-Phase vom Startsignal erregt wird, wird der Rotor 11 gedreht. Zu diesem Zeitpunkt ziehen die festen Magnetpole der a-Phase den Rotor an, so daß der Rotor in einem Zustand gestoppt wird, in dem er zum Stator ausgerichtet ist, wie in Fig. 6B gezeigt. Eine derartige anfängliche Antriebszeit für die a-Phase entspricht der vom Widerstand R1 und vom Kondensator C1 festgelegten Zeitkonstanten tw. Die Bestim­ mung der Zeitkonstanten wird durchgeführt, indem man die Zeit berücksichtigt, bis der Rotor vom Stator ausgerichtet und im ausgerichteten Zustand stabil gestoppt ist, wie in Fig. 6B gezeigt.

Die Positionserfassungssignaleingabeschaltung 300 blockt überflüssige Taktsignale ab, die vom Sensor S während der Ausgabe des Startsignales erzeugt wurden. Mit anderen Wor­ ten, das Inverter-Glied I2 gibt ein niedrigpegeliges Signal während der Zeit ab, während der das Startsignal einen hohen Pegel besitzt, so daß das UND-Glied AD1 unabhängig vom Posi­ tionserfassungssignal vom Sensor S ein niedrigpegeliges Signal abgibt. Daher wird das Positionserfassungssignal während der Zeit, während der das Startsignal ein hochpege­ liges Signal ist, abgesperrt.

Nachdem die Zeitkonstante in dem Zustand, in dem der Rotor zum Stator ausgerichtet war, abgelaufen ist, gibt die Start­ signalerzeugungsschaltung 200 ein niedrigpegeliges Start­ signal ab. Dadurch wird die S-Erregung der a-Phase beendet. Zu diesem Zeitpunkt gibt das NOR-Glied NOR1 ein hochpegeli­ ges Signal ab, da beide Erregungssignale für die Phasen a und b niedrigpegelige Signale sind. Durch dieses hochpege­ lige Signal vom NOR-Glied NOR1 wird der c-Phasenerregungs­ schalter SW_c in seinen eingeschalteten Zustand gebracht, wo­ durch die c-Phase erregt wird.

Wenn die c-Phase erregt wird, werden der Rotor und die mit dem Rotor gekoppelte Abtastscheibe 13 gedreht. Durch Drehung der Abtastscheibe 13 wird der Sensor S in wiederholter Weise ein- und ausgeschaltet und gibt die in Fig. 7D gezeigten Positionserfassungssignale ab.

Bei der dargestellten Ausführungsform findet ein Shift-Re­ gister als Antriebssteuerimpulserzeugungsschaltung 400 Ver­ wendung. Dieses Shift-Register steuert die Drehrichtung des Motors, da seine Verschiebung nach links oder nach rechts auf der Basis eines Betriebssteuersignales MCS festgelegt wurde. Jedesmal dann, wenn das Positionserfassungssignal als Taktsignal angelegt wird, verschiebt das Shift-Register das Erregungssignal für die momentane Phase.

Wenn beispielsweise die c-Phase bei der Verschiebung nach links zum Drehen des Motors gegen den Uhrzeigersinn erregt wird, wird ein Ausgangssignal vom dritten ODER-Glied OR3, d. h. ein c-Phasenerregungssignal, als b-Phasen-Rück­ kopplungssignal B zum Shift-Register zurückgeführt. Daher wird vom Shift-Register an der Vorderkante eines Positions­ erfassungssignales von der Abtasteinheit 100 ein b-Phasener­ regungssignal Q_b abgegeben, wodurch die b-Phase erregt wird. Zu dieser Zeit wird das b-Phasenerregungssignal Q_b als a- Phasen-Rückkopplungssignal A zurückgeführt, so daß ein a- Phasenerregungssignal Q_a vom Shift-Register an einer Vorder­ kante des nächsten Positionserfassungssignales von der Ab­ tasteinheit 100 abgegeben wird, wodurch die a-Phase erregt wird. Das a-Phasenerregungssignal Q_a wird als c-Phasen-Rück­ kopplungssignal c zurückgeführt. Wenn sich der Motor gegen den Uhrzeigersinn dreht, führt das Shift-Register eine Ver­ schiebung nach links aus, um Erregungssignale für die Phasen a, b und c abzugeben, wie in den Fig. 7D, 7E und 7F ge­ zeigt. Somit wird die Phasenerregung in der Reihenfolge c b a durchgeführt.

Wenn daher der Benutzer den Startschalter SW2 drückt, wird anfangs die a-Phase über die vorgegebene Zeitkonstante er­ regt, so daß der Anfangszustand zum Ausrichten des Motors mit dem Stator erreicht wird. Wenn das Startsignal einen niedrigen Pegel besitzt, nachdem die Zeitkonstante abgelau­ fen ist, gibt die Phasenerregungsschaltung 500 das c-Pha­ senerregungssignal ab und erregt somit die c-Phase. Durch Erregung der c-Phase wird der Rotor wieder gedreht. Da die Abtasteinheit 100 die Position des Rotors detektiert, wird ein Taktsignal von einer Periode als Positionserfassungs­ signal jedesmal dann abgegeben, wenn eine Phase angetrieben wird. Auf der Basis des Positionserfassungssignales ver­ schiebt die Antriebssteuerimpulserzeugungsschaltung 400 dann das momentane Phasenerregungssignal zum nächsten Phasener­ regungssignal, um auf diese Weise alle Phasen nacheinander zu erregen. Somit kann die Position des Rotors vom einzigen Sensor zum Antreiben des Motors detektiert werden.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung deutlich wird, schlägt die Erfindung eine Positionserfassungsvorrichtung für einen geschalteten Magnetmotor vor, die in der Lage ist, die Posi­ tion eines Rotors durch einen einzigen Sensor zu erfassen, und zwar unabhängig von der Zahl der Magnetpole, indem eine Abtastscheibe in geeigneter Weise ausgebildet ist und ein Shift-Register sowie eine einfache Logikschaltung verwendet wird. Es ist daher möglich, die Sensormontage und Ver­ drahtung zu vereinfachen, Ungenauigkeiten durch Fehler zwischen den einzelnen Sensoren zu eliminieren und somit auf wirtschaftliche und genaue Weise Motoren zu konstruieren.

Claims (8)

1. Positionserfassungsvorrichtung für einen geschalteten Magnetmotor, gekennzeichnet durch:
Abtasteinrichtungen (100), die mit einem einzigen Sensor zum Detektieren der Position eines Rotors versehen sind und ein Taktimpuls einer Periode bei jeder Phasenerregung als Posi­ tionserfassungssignal abgeben können;
Startsignalerzeugungseinrichtungen (200) zum Erregen einer wahlweisen Phase des Motors über eine vorgegebene Zeit beim Starten und zur Erzeugung eines Startsignales zum Ausrichten des Rotors zu einem Stator;
Positionserfassungssignaleingabeeinrichtungen (300) zum logischen Kombinieren des Startsignales von den Startsignal­ erzeugungseinrichtungen (200) mit dem Positionserfassungs­ signal von den Abtasteinrichtungen (100) und zum Durchgeben des Positionserfassungssignales nach dem Startsignal;
Antriebssteuerimpulserzeugungseinrichtungen (400) zum Empfangen eines Ausgangssignales von den Positionserfas­ sungssignaleingabeeinrichtungen (300) als Taktsignal, zum sequentiellen Verschieben von Antriebssignalen für ent­ sprechende Phasen und zum Erzeugen von Antriebssteuerim­ pulsen für entsprechende Phasen; und
Phasenerregungseinrichtungen (500) zum logischen Kombinieren von Phasenantriebssteuerimpulsen von den Antriebssteuerim­ pulserzeugungseinrichtungen (400) mit dem Startsignal von den Startsignalerzeugungseinrichtungen (200) und zum sequen­ tiellen Erregen der Phasen.

2. Positionserfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtungen (100) umfassen:
eine Abtastscheibe (13), die an ihrem Umfangsrand ab­ wechselnd Vorsprünge und Öffnungen in einer vorgegebenen Zahl aufweist und an einer rotierenden Welle montiert ist, an der der Rotor (11) montiert ist, wobei die Abtastscheibe zusammen mit dem Rotor gedreht wird; und
einen einzigen Sensor (S), der an einer Stelle montiert ist, die unter einem vorgegebenen Phasenvoreilwinkel in bezug auf eine Mittellinie, auf der der Rotor (11) zum Stator (12) ausgerichtet ist, beabstandet ist, wobei der Sensor (S) einen Taktimpuls von einem Zyklus jedesmal dann erzeugen kann, wenn eine Phase erregt wird.

3. Positionserfassungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab­ tastscheibe (13) abwechselnd zwölf Vorsprünge und zwölf Öffnungen aufweist, wobei jeder Vorsprung und jede Öffnung eine Breite von 15° besitzt.

4. Positionserfassungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab­ tastscheibe (13) derart an der rotierenden Welle montiert ist, daß der Sensor (S) in einer mittigen Position eines ausgewählten Vorsprungs angeordnet ist, wenn der Rotor (11) zum Stator (12) ausgerichtet ist.

5. Positionserfassungsvorrichtung nach einem der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Startsignalerzeugungseinrichtungen (200) umfassen:
ein Flip-Flop (201) zum Abgeben eines Steuersignales über eine Zeitdauer, in der ein vom Benutzer gesteuerter Start­ schalter im eingeschalteten Zustand ist;
einen Gleichrichter (202) zum Gleichrichten einer Wechsel­ spannung von einer Wechselstromquelle in eine Gleichspan­ nung;
einen Schalter (SW1) zum Hindurchleiten der Gleichstrom­ spannung vom Gleichrichter (202) in Abhängigkeit vom Steuer­ signal des Flip-Flops (201); und
eine Zeitkonstanteneinrichtung (203) zum Integrieren der Gleichstromspannung über einen Widerstand (R1) und einen Kondensator (C1) und zum Abgeben eines Impulssignales, das über eine vorgegebene Zeit konstant gehalten wird, über ein Inverter-Glied (I1).

6. Positionserfassungsvorrichtung nach einem der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Positionserfassungssignaleingabeein­ richtungen (300) umfassen:
ein Inverter-Glied (I2) zum Invertieren des Startsignales von den Startsignalerzeugungseinrichtungen (200); und
ein UND-Glied (AD1) zum UND-Verknüpfen eines Ausgangssigna­ les vom Inverter-Glied (I2) mit dem Positionserfassungs­ signal von den Abtasteinrichtungen (100) und zum Abgeben des entstandenen Signales an die Antriebssteuerimpulserzeugungs­ einrichtungen (400).

7. Positionserfassungsvorrichtung nach einem der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Antriebssteuerimpulserzeugungseinrichtun­ gen (400) ein Shift-Register zum Auswählen einer Links- oder Rechts-Verschiebung, zum Empfangen des Positionserfassungs­ signales als Taktsignal und zum sequentiellen Verschieben von Phasenerregungssignalen auf der Basis des Taktsignales umfaßt.

8. Positionserfassungsvorrichtung nach einem der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Phasenerregungseinrichtungen (500) umfas­ sen:
ein erstes ODER-Glied (OR1) zum ODER-Verknüpfen des Start­ signales von den Startsignalerzeugungseinrichtungen (200) mit einem vorhergehenden Unterbrechersteuersignal CS und zum Steuern eines Hauptschalters (SW3) des Motors;
ein zweites ODER-Glied (OR2) zum ODER-Verknüpfen des Start­ signales mit einem a-Phasen-Antriebssteuerimpuls von den Antriebssteuerimpulserzeugungseinrichtungen (400);
einen a-Phasenerregungsschalter (SW_a) zum Steuern einer a- Phase des Motors auf der Basis eines Ausgangssignales vom ODER-Glied;
einen b-Phasenerregungsschalter (SW_b) zum Steuern einer b- Phase des Motors auf der Basis eines b-Phasen-Antriebs­ steuerimpulses von den Antriebssteuerimpulserzeugungs­ einrichtungen;
ein NOR-Glied (NOR1) zum NOR-Verknüpfen eines Ausgangs­ signales vom zweiten ODER-Glied mit dem b-Phasen-Antriebs­ steuerimpuls von den Antriebssteuerimpulseinrichtungen;
ein drittes ODER-Glied (OR3) zum ODER-Verknüpfen eines Aus­ gangssignales vom NOR-Glied mit einem c-Phasen-Antriebs­ steuerimpuls von den Antriebssteuerimpulserzeugungsein­ richtungen; und
einen c-Phasenerregungsschalter (SW_c) zum Steuern einer c- Phase des Motors auf der Basis eines Ausgangssignales vom dritten ODER-Glied.