DE69029511T2

DE69029511T2 - Reluktanzmotor

Info

Publication number: DE69029511T2
Application number: DE69029511T
Authority: DE
Inventors: Itsuki Bahn
Original assignee: Sekoh Giken KK
Current assignee: Sekoh Giken KK
Priority date: 1989-09-08
Filing date: 1990-09-04
Publication date: 1997-04-17
Anticipated expiration: 2010-09-05
Also published as: EP0444198A1; EP0444198B1; US5111091A; EP0444198A4; DE69029511D1; JPH0750993B2; JPH0398489A; WO1991003868A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Reluktanz-Elektromotor, der anstelle eines wohlbekannten Induktionsmotors und Halbleitermotors (bürstenloser Motor) benutzt werden kann, und insbesondere einen Reluktanz-Elektromotor, der bei geforderten Vorwärts- und Rückwärts-Drehbewegungen einsetzbar ist und beispielsweise als Servomotor und Antriebsmotor für Elektroautos benutzt werden kann.
Da ein Reluktanz-Elektromotor ein großes Ausgangsdrehmoment aber eine geringe Drehzahl sowie weitere Mängel aufweist, wird er in der Praxis selten benutzt.
Insbesondere wird der Reluktanzmotor selten benutzt, wenn hohe Drehzahlen erforderlich sind.
Weiter gibt es keinen Anwendungsfall für einen Reluktanzmotor, bei dem sowohl Vorwärts- als auch Rückwärtsbewegungen erforderlich sind und elektromagnetisches Bremsen notwendig ist.
Ein erstes Problem von Reluktanzmotoren ist folgendes:
Der Reluktanz-Elektromotor kann, im Gegensatz zum gewöhnlichen Kommutatormotor, nicht mit einer großen Anzahl Phasen ausgebildet werden, da die Halbleiterschaltung einer jeden Phase teuer und der Gebrauch einer großen Anzahl von Phasen unzweckmäßig ist.
Deshalb wird die in jedem Magnetpol gespeicherte magnetische Energie groß und es dauert lange, um die magnetische Energie zu entladen und aufzuladen, so daß der Motor ein großes Drehmoment aber eine geringe Drehzahl aufweist.
Insbesondere im Falle eines Reluktanzmotors mit einem großen Ausgangsdrehmoment wird die Anzahl der Magnetpole des Stators groß und die Lücke im magnetischen Pfad ist klein, so daß die gespeicherte magnetische Energie erhöht werden kann, wodurch das obige Problem noch prägnanter wird.
Die Lösung dieses Problemes wird noch schwieriger, wenn das Drehmoment vergrößert wird.
Ein zweites Problem von Reluktanzmotoren ist folgendes:
Da der Reluktanzmotor keinen Magneten auf dem Rotor aufweist, wird während der Drehung keine elektrische Energie erzeugt. Deshalb ist es nicht möglich, die elektromagnetische Bremskraft zu erhalten, und es kann kein elektromagnetischer Bremseffekt erzielt werden. Gleichzeitig kann keine Rückgewinnungsbremskraft erhalten werden.
Deshalb ist es schwierig, den Reluktanzmotor als Antriebsquelle für Elektroautos oder als Servomotor zu verwenden.
Ein drittes Problem von Reluktanzmotoren ist folgendes:
Um die Erzeugung eines Gegendrehmomentes zu verhindern, ist es allgemein üblich, eine Erregungsbreite kleiner als 180 elektrische Grad einzustellen, indem die Erregung der Erregerspule gestartet wird, bevor ein vorspringender Pol beginnt, einem magnetischen Pol gegenüberzustehen.
Da deshalb der Zeitpunkt der Erregungsunterbrechung verzögert ist, wenn die Drehbewegung in den rückwärtsdrehendenmodus gewechselt wird, werden reduziertes Drehmoment und Gegendrehmoment erzeugt, um die Drehmoment-Charakteristiken in den vorwärts- und rückwärtsdrehenden Betriebsarten zu wechseln.
Aus der DE-A-28 31 997 ist eine Schrittmotor Antriebsvorrichtung bekannt, in der die Wicklungen des Schrittmotors über Dioden, die in Richtung von der Gleichstromquelle zu den Wicklungen geschaltet sind, mit einer Gleichstromquelle verbunden werden können.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen preiswerten Reluktanz- Elektromotor mit großer Ausgangsleistung und großer Drehzahl, sowie Rückgewinnungsbremsen zu schaffen. Dieser Motor kann von einfacher Bauweise sein.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Zwei-Phasen-Reluktanz- Elektromotor, der Rückgewinnungsbremsen ermöglicht, mit einer Lageerfassungseinrichtung für die Lageerfassung der vorspringenden Pole eines Rotors durch Nutzung mehrerer Lageerfassungselemente, die an einer festen Statorseite mit voreingestelltem Trennwinkel befestigt sind, die ein elektrisches Signal aus ersten, zweiten, dritten und vierten Lageerfassungssignalen einer Breite von 90 elektrischen Grad ableitet, die zyklisch aufeinanderfolgend und ohne gegenseitige Überlagerung erzeugt werden; mit ersten Halbleiterschaltelementen, die mit den beiden Enden der ersten und zweiten Erregerspulen von ersten und zweiten Erregerspulen in Reihe geschaltet sind, wobei die ersten und ersten Erregerspulen und die zweiten und zweiten Erregerspulen Erste- bzw. Zweite-Phase-Erregerspulen bilden mit mit ersten Dioden, die in Gegenrichtung zu den in Reihe geschalteten ersten Halbleiterschaltelementen und Erregerspulen geschaltet sind; mit einem Erregungs-Regelkreis für die Erregung der ersten Halbleiterschaltelemente, die mit den beiden Enden der ersten und zweiten von ersten und zweiten Erregerspulen in Reihe geschaltet sind, entsprechend den ersten, zweiten, dritten und vierten Lageerfassungssignalen, um die Erregerspulen mittels einer Gleichstromquelle anzuregen um den Motor in Vorwärtsrichtung zu drehen, oder für die Erregung der ersten Halbleiterschaltelemente, die mit den ersten und zweiten von ersten und zweiten Erregerspulen in Reihe geschaltet sind, entsprechend den Zwei- Phasen-Lageerfassungssignalen, die ein rückwärtsdrehendes Drehmoment bewirken, um die Erregerspulen mittels der Gleichstromquelle anzuregen um den Motor in Rückwärtsrichtung zu drehen; mit einer Detektorschaltung zum Ableiten der Erfassungssignale proportional zu den in den Erregerspulen fließenden Erregerströmen mit ersten und zweiten Zerhacker- oder Chopper-Schaltungen, die die Erregerströme entsprechend den Erfassungsausgangssignalen der Detektorschaltung auf vorgegebenen Werten halten; mit einer zweiten Diode zur Rückstromverhinderung die mit der Gleichstromquelle verbunden ist; mit einem zweiten Kurzschluß- Halbleiterschaltelement, das parallel zur zweiten Diode geschaltet ist, wodurch die Stromrichtung umgekehrt wird; mit einer elektrischen Schaltung, die das Kurzschluß- Halbleiterschaltelement in einem OFF-Zustand hält fur eine Zeitdauer, die einer kurzen Zeitdauer eines elektrischen Signales entspricht, das am Ende eines jeden der ersten, zweiten, dritten und vierten Lageerfassungssignale erhalten wird, und die das zweite Halbleiterschaltelement in einen ON-Zustand in der übrigen Zeitdauer entsprechend dem elektrischen Signal hält; mit einer elektrischen Schaltung, die verhindert, daß die in einer der Erregerspulen gespeicherte magnetische Energie bei der Unterbrechung der Erregung der Erregerspule am Ende eines entsprechenden Lageerfassungssignales über die zweite mit dem zweiten Kurzschluß-Halbleiterschaltelement parallel geschalten Rückstromverhinderungs-Diode zur Gleichstromquelle zurückgeführt wird, wodurch die gespeicherte magnetische Energie in die durch das nächste Lageerfassungssignal anzuregende Erregerspule fließt, um diese Energie schnell zu entladen und Gegendrehmoment und reduziertes Drehmoment zu vermeiden, die durch die Erregung aufgrund des Entladens der magnetischen Energie bzw. die Erregung aufgrund des Anfangsabschnittes des Lageerfassungssignales bis der Erregerstrom auf einen vorgegebenen Wert ansteigt erzeugt werden; mit einer elektrischen Schaltung, die den Stromanstieg während der Erregung durch die Chopper-Schaltung steiler macht, indem die elektromotorische Kraft aufgrund der Verringerung des magnetischen Flusses durch die Erregerspule und die Spannung der Gleichstromquelle bei Änderung des Drehbetriebes in einen Rückwärtsdrehzustand während des Vorwärtsdreh-Betriebes addiert werden, und die den Spannungsabfall der Gleichstromquelle verlangsamt um das elektromagnetische Bremsen durch die Stromversorgung des Plus-Anschlusses der Gleichstromquelle über das zweite Kurzschluß-Halbleiterschaltelement über eine Spannung, die durch Addition der elektromagnetischen Kraft, aufgrund der Verringerung des Flusses über die Erregerspule im abfallenden Bereich des Stromes und der elektromagnetischen Kraft aufgrund des Entladens der in der Erregerspule gespeicherten magnetischen Energie zu bewirken, um so elektrische Energie rückzugewinnen; und mit Mitteln zur Einstellung und zur Positionsfestlegung der Lageerfassungselemente, so daß die Erregung der Erregerspulen bewirkt wird, die das Ausgangsdrehmoment der Erregerspule maximal macht.
Des weiteren ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Drei-Phasen- Reluktanz-Elektromotor, mit der Möglichkeit des Rückgewinnungsbremsens dadurch gekennzeichnet, daß die Lageerfassungseinrichtung drei Lageerfassungselemente aufweist, die voneinander um 120 elektrische Grad getrennt angeordnet sind, zur Lageerfassung der vorspringenden Pole eines Motors um ein A-Phase- Lageerfassungsignal aus ersten, zweiten und dritten Lageerfassungssignalen, die jeweils eine Breite von 120 elektrischen Grad aufweisen und die zyklisch aufeinanderfolgend und ohne gegenseitige Überlagerung erzeugt werden, und vierte, fünfte und sechste Lageerfassungssignale einer B-Phase gleichen Aufbaus abzuleiten, die eine Phasendifferenz von 180 elektrischen Grad bezüglich des A-Phase- Lageerfassungssignals aufweisen und zyklisch erzeugt werden; erste Halbleiterschaltelemente mit beiden Enden der A- und B-Phase-Erregerspulen in Reihe geschaltet sind, wobei eine Erste-Phase-Erregerspule durch ein erstes Erregerspulenpaar aufgebaut ist, eine Zweite-Phase-Erregerspule durch ein zweites Erregerspulenpaar aufgebaut ist, und eine Dritte-Phase-Erregerspule durch ein drittes Erregerspulenpaar aufgebaut ist, wobei die ersten, zweiten und dritten Erregerspulen zusammen die A- Phase-Erregerspule und die ersten, zweiten und dritten Erregerspulen zusammen die B- Phase-Erregerspule bilden; erste Dioden in Sperrichtung zu den in Reihe geschalteten ersten Halbleiterschaltelementen und Erregerspulen geschaltet sind; er einen ersten Erregungs-Regelkreis zur Erregungsregelung der A-Phase-Erregerspule und einen zweiter Erregungs-Regelkreis für die Erregungsregelung der B-Phase-Erregerspule aufweist, zur zyklischen Erregung der ersten Halbleiterschaltelemente, die mit beiden Enden der A-Phase-Erregerspule in Reihe geschaltet sind, abhängig von dem A-Phase- Lageerfassungssignal um eine entsprechende der Erregerspulen aus einer Gleichstromquelle mit Strom zu versorgen, und zur zyklischen Erregung der ersten Halbleiterschaltelemente, die mit beiden Enden der B-Phase-Erregerspule in Reihe geschaltet sind, abhängig von dem B-Phase-Lageerfassungsignal um eine entsprechende der Erregerspulen aus der Gleichstromquelle mit Strom zu versorgen, um so den Motor in Vorwärtsrichtung zu drehen, oder zu zyklischen Erregung der ersten Halbleiterschaltelemente, die mit beiden Enden der B-Phase-Erregerspule in Reihe geschaltet sind, abhängig von dem A-Phase-Lageerfassungssignal um eine entsprechende der Erregerspulen aus der Gleichstromquelle mit Strom zu versorgen, und zur zyklischen Erregung der die ersten Halbleiterschaltelemente, die mit beiden Enden der B-Phase-Erregerspule in Reihe geschaltet sind, abhängig von dem A-Phase- Lageerfassungssignal um eine entsprechende der Erregerspulen aus der Gleichstromquelle mit Strom zu versorgen, um so den Motor in Rückwärtsrichtung zu drehen; erste und zweite Detektorschaltungen erste und zweite Erfassungssignale ableiten, die proportional zu den in den A-Phase- und B-Phase-Erregerspulen fließenden Erregerströme sind; erste und zweite Chopper-Schaltungen die Erregerströme in den A- Phase- und B-Phase-Erregerspulen auf vorgegebenen Werten halten; zweite und dritte Rückstromverhinderungs-Dioden die mit der Gleichstromquelle verbunden sind, um ersten und zweiten Erreger-Regelkreise mit Strom zu versorgen; daß zweite und dritte Kurzschluß-Halbleiterschaltelemente zu zweiter bzw. dritter Diode parallel geschaltet sind, wobei deren Stromdurchlaßrichtungen in Gegenrichtung dazu gesetzt sind; eine elektrische Schaltung die zweiten und dritten Kurzschluß-Halbleiterschaltelemente für eine kurze Zeitdauer durch elektrische Signale von kurzer Zeitdauer, die am Ende der A-Phase- und B-Phase-Lageerfassungssignale erhalten werden, in einem OFF-Zustand und sie für die übrige Zeitdauer in einen ON-Zustand hält; eine elektrische Schaltung verhindert, daß die in einer der Erregerspulen gespeicherte magnetische Energie bei der Unterbrechung der Erregung der entsprechenden Erregerspule am Ende eines entsprechenden A-Phase- und B-Phase-Lageerfassungssignales über zweite oder dritte Rückstromverhinderungs-Diode, die zum zweiten oder dritten Kurzschluß- Halbleiterschaltelement parallel geschaltet sind, zur Gleichstromquelle zurückfließt, wodurch die gespeicherte magnetische Energie in eine nächste durch ein nächstes Lageerfassungssignal zu erregende Erregerspule fließt um selbige schnell zu löschen, und um Gegendrehmoment und reduziertes Drehmoment zu verhindern, welche durch die Erregung aufgrund des Löschens der magnetischen Energie bzw. durch die Erregung aufgrund des Anfangsabschnittes des Lageerfassungssignales bis der Erregerstrom auf einen vorgegebenen Wert ansteigt, erzeugt werden; eine elektrische Schaltung, die den Stromanstieg während der Erregung durch die Chopper-Schaltung beschleunigt, indem die elektromotorische Kraft aufgrund der Verringerung des magnetischen Flusses über die Erregerspule und die Spannung der Gleichstromquelle bei Änderung des Drehbetriebes in einen Rückwärtsdrehzustand während des Vorwärtsdreh-Betriebes addiert werden, und den Spannungsabfall der Gleichstromquelle verlangsamt, um das elektromagnetische Bremsen durch die Stromversorgung des Plus- Anschlusses der Gleichstromquelle über das zweite oder dritte Kurzschluß- Halbleiterschaltelement über eine Spannung die durch Addition der elektromagnetischen Kraft aufgrund der Verringerung des magnetischen Flusses über die Erregerspule im abfallenden Bereich des Stromes und der elektromagnetischen Kraft aufgrund des Entladens in der Erregerspule gespeicherten magnetischen Energie erhalten wird, zu bewirken um so elektrische Energie rückzugewinnen; und daß er Mittel zur Einstellung und zur Positionsfestlegung der klgeerfassungselemente aufweist, so daß eine Erregung der Erregerspule bewirkt werden kann, die das Ausgangsdrehmoment der Erregerspule maximal macht.
Des weiteren ist ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Drei-Phasen- Halbwellen-Reluktanz-Elektromotor, mit der Möglichkeit des Rückgewinnungsbremsens dadurch gekennzeichnet, daß eine Lageerfassungseinrichtung drei Lageerfassungselemente zur Ableitung eines Lageerfassungssignales aufweist, aus ersten, zweiten und dritten Lageerfassungssignalen die alle eine Breite von 120 elektrischen Grad haben und zyklisch aufeinanderfolgend und ohne gegenseitige Überlagerung erzeugt werden um die Lage eines Rotors zu erfassen; erste, zweite und dritte Erregerspule um Erste- Zweite- und Dritte Phase-Magnetpole gewickelt sind; daß erste Halbleiterschaltelemente mit beiden Enden der Erste-, Zweite-und Dritte-Phase- Erregerspulen in Reihe geschaltet sind; daß erste Dioden in Sperrichtung zu den in Reihe geschalteten ersten Halbleiterschaltelementen und Erregerspulen geschaltet sind; daß ein Erregungs-Regelkreis vorgesehen ist zur zyklischen Erregung der ersten Halbleiterschaltelemente, die mit beiden Enden der ersten, zweiten und dritten Erregerspulen in Reihe geschaltet sind, gemäß den ersten, zweiten und dritten Lageerfassungssignalen um mittels der Gleichstromquelle eine entsprechende Erregerspule zu erregen, um so den Motor in Vorwärtsrichtung zu drehen, oder zur zyklischen Erregung der ersten Halbleiterschaltelemente, die mit den ersten, zweiten, von ersten und zweiten Erregerspulen in Reihe geschaltet sind, gemäß den Drei-Phasen Lageerfassungssignalen, die ein rückwärtsdrehendes Drehmoment bewirken, um mittels der Gleichstromquelle die Erregerspulen zu erregen, um so den Motor in Rückwärtsrichtung zu drehen; eine Detektorschaltung, die Erfassungssignale proportional zu den in den Erregerspulen fließenden Erregerströmen ableitet; erste und zweite Chopper-Schaltungen die Erregerströme gemäß den Erfassungsausgangssignalen der Detektorschaltung auf vorgegebenen Werten halten; eine zweite Diode zur Rückstromverhinderung die mit der Gleichstromquelle verbunden ist und den Erregungs-Regelkreis mit Strom versorgt; ein zweites Kurzschluß- Halbleiterschaltelement mit der zweiten Rückstromverhinderungs-Diode parallel geschaltet ist, wobei deren Stromdurchlaßrichtung in Gegenrichtung gesetzt ist; eine elektrische Schaltung das zweite Kurzschluß-Halbleiterschaltelement nur für die kurze Zeitdauer in einem OFF-Zustand hält, gemäß einer kurzen Zeitdauer eines elektrischen Signales, welches am Ende der Drei-Phasen-Lageerfassungssignale erhalten wird, und das zweite Halbleiterschaltelement während der anderen Zeitdauer gemäß dem elektrischen Signal in einem ON-Zustand hält; eine elektrische Schaltung verhindert, daß die in einer der Erregerspulen gespeicherte magnetische Energie bei der Unterbrechung der Erregung der entsprechenden Erregerspule am Ende der entsprechenden Drei-Phasen-Lageerfassungssignale über die zweite Rückstromverhinderungs-Diode welche mit dem zweiten Kurzschluß- Halbleiterschaltelement parallel geschaltet ist, zu der Gleichstromquelle zurückfließt, so daß die magnetische Energie in die durch ein nächstes Lageerfassungssignal zu erregende Erregerspule fließt, um selbige schnell zu löschen und Gegendrehmoment und reduziertes Drehmoment zu verhindern, welche durch die Erregung aufgrund des Entladens der magnetischen Energie bzw. durch die Erregung aufgrund des Anfangsabschnitts des Lageerfassungssignales bis der Erregerstrom auf einen vorgegebenen Wert ansteigt erzeugt werden; eine elektrische Schaltung den Stromanstieg während der Erregung durch die Chopper-Schaltung beschleunigt, indem die elektromotorische Kraft aufgrund der Verringerung des magnetischen Flusses über die Erregerspule und die Spannung der Gleichstromquelle bei Änderung des Drehbetriebes in einen Rückwärtsdrehzustand während des Vorwärtsdreh-Betriebes addiert werden, und den Stromabfall verlangsamt, um das elektromagnetische Bremsen durch die Stromversorgung des Plus-Anschlusses der Gleichstromquelle über das zweite Kurzschluß-Halbleiterschaltelement über eine Spannung welche durch Addition der elektromagnetischen Kraft aufgrund der Verringerung des magnetischen Flusses über die Erregerspule im abfallenden Bereich des Stromes und der elektromagnetischen Kraft aufgrund des Entladens der in der Erregerspule gespeicherten magnetischen Energie erhalten wird, zu bewirken, um so elektrische Energie rückzugewinnen; und Mittel zur Einstellung und zur Positionsfestlegung der Lageerfassungselemente eine Erregung der Erregerspule bewirken, die das Ausgangsdrehmoment der Erregerspule maximal macht.
Da gemäß dieser Erfindung bei der Unterbrechung der Stromversorgung der Erregerspule am Ende des Lageerfassungssignales ein großer Betrag von in der Erregerspule gespeicherter magnetischer Energie mittels der in den Figuren 6(a) bis (d) gezeigten Rückstromverhinderungsdioden 43, 43a und 43b, am Rückfluß zur Stromquelle gehindert wird, wird die magnetische Energie gezwungen, in die als nächstes zu erregende Erregerspule zu fließen.
Deshalb kann die Entladung der magnetischen Energie in der Erregerspule der vorhergehenden Phase und die Speicherung der magnetischen Energie in der Erregerspule der nächsten Phase schnell erreicht werden.
Bei einem Motor mit einer Ausgangsleistung von 300 Watt kann diese Zeitspanne bei etwa 20 Mikrosekunden liegen.
Deshalb kann erreicht werden, daß bei Beibehaltung einer hohen Drehmomentcharakteristik eine hohe Drehzahl (bis zu ca. 100.000 Umdrehungen pro Minute) erzielt wird.
Das Ausgangsdrehmoment kann bei normaler Drehzahl um ein Vielfaches erhöht werden, wenn eine Vielzahl der gewöhnlich benutzten Magnetpole vorgesehen wird.
Somit kann das oben genannte erste Problem durch ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gelöst oder reduziert werden.
Da die Chopper-Schaltung bei Änderung des Drehbetriebs in den Rückwärtsdrehzustand während des Vorwärtsdreh-Betriebes betrieben wird, wird die an der Erregerspule angelegte Spannung gleich der Summe aus der Spannung der Gleichstromquelle und der elektromotorischen Kraft um den Anstieg des Erregerstroms zu beschleunigen, und wenn der Erregerstrom einen vorgegebenen Stromwert erreicht, wird die Erregung unterbrochen, um den Abfall der in der Erregerspule gespeicherten magnetischen Energie zu verlangsamen, wobei während dieser Zeitdauer über Transistoren, die mit den Dioden 43, 43a und 43b parallel geschaltet sind, eine elektrische Energie zur Stromquelle zurückgeführt wird, um so die elektrische Energie rückzugewinnen.
Somit kann ein rückgekoppeltes Bremsen erreicht werden und das oben genannte zweite Problem kann durch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gelöst oder reduziert werden.
Um sowohl einen vorwärts- als auch einen rückwärtsdrehenden Zustand einzustellen, ist es notwendig, die Erregungsdauer der durch das Lageerfassungssignal zu erregenden Erregerspule, von der Erzeugungsdauer des Vorwärtsdrehmomentes in die Erzeugungsdauer des Rückwärtsdrehmomentes zu ändern.
Gemäß einem wohlbekannten Mittel wird der Zeitpunkt der Erregung der Erregerspule durch das Lageerfassungssignal auf einen Zeitpunkt gesetzt, der vor dem Zeitpunkt liegt, an dem der vorspringende Pol beginnt, dem Magnetpol gegenüberzustehen (z.B. offenbart in der japanischen Patentschrift Nr. 53-126117), so daß ein Gegendrehmoment erzeugt wird und Drehmomentschwankungen größer werden können, wenn die Drehgeschwindigkeit verändert wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung beginnt die Erregung, wenn der vorspringende Pol beginnt, dem Magnetpol gegenüberzustehen, oder die Erregung wird nur in einer Zeitdauer bewirkt, in der der vorspringende Pol der Mittelposition des Magnetpoles gegenübersteht, so daß die oben beschriebene Schwierigkeit vermieden werden kann.
Außerdem kann das Ausgangsdrehmoment erhöht werden, da der Aufbau während der obigen Zeitdauer ein maximales Drehmoment vorsieht.
Somit kann das oben beschriebene dritte Problem durch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gelöst bzw. reduziert werden.
Da durch die Wirkung der in Sperrichtung zur Spannungsquelle geschaltete Diode, die Geschwindigkeit des Entladens und der Speicherung der magnetischen Energie in der Erregerspule deutlich gesteigert werden kann, kann ein Reluktanzmotor mit großen Ausgangsdrehmoment und großer Geschwindigkeit erzielt werden.
Weiterhin werden Vorwärts- und Rückwärtsdrehungen ermöglicht, und die Maximalwerte der Ausgangsdrehmomente, die bei den Vorwärts- und Rückwärtsdrehungen erzeugt werden, können einander angeglichen werden.
Das Rückgewinnungsbremsen kann zur Geschwindigkeitsverminderung benutzt werden. Außerdem kann bei Bedarf das Rückgewinnungsbremsen ein Stoppen des Motors bewirken.
Da der Drei-Phasen-Motor durch Regelung nur der A- und B-Phase-Erregerspulen und der Zwei-Phasen-Motor durch Regelung der Erregerspule einer einzigen Phase betrieben werden kann, kann der Regelkreis einfach aufgebaut werden.

Kurze Figurenbeschreibung

Fig. 1 ist eine Ansicht, die den Aufbau eines Drei-Phasen-Reluktanzmotors erläutert;
Fig. 2 ist eine Ansicht, die den Aufbau eines Zwei-Phasen-Reluktanzmotors erläutert,
Fig. 3 ist eine Abwicklung der Rotoren, Magnetpole und Erregerspulen der Drei- und Zwei-Phasen-Motoren;
Fig. 4 ist eine Darstellung einer elektrischen Schaltung zur Ableitung der Lageerfassungssignale mittels Spulen;
Fig. 5 ist eine Darstellung einer Logikschaltung für Lageerfassungsignale zur Umkehrung der Drehrichtung;
Fig. 6 ist eine Darstellung eines Erregungs-Regelkreises für die Erregerspule;
Fig. 7 ist ein Zeitdiagramm der Lageerfassungssignale und Erregerströme;
Fig. 8 ist ein Zeitdiagramm elektrischer Signale an Punkten der Schaltung von Fig. 6; und
Fig. 9 ist eine Darstellung, die die Erzeugung des Ausgangsdrehmomentes mittels einer Erregerspule veranschaulicht.
Im folgenden wird nun ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1(a) zeigt ein erfindungsgemäßes Beispiel eines Drei-Phasen-Reluktanz- Elektromotors und zeigt als Draufsicht den Aufbau der vorspringenden Pole eines Rotors, die Magnetpole des Stators und die Erregerspulen.
In der nachfolgenden Beschreibung werden die Winkel als elektrische Winkel angegeben.
Die Breite der vorspringenden Pole 1a, 1b .... des Rotors 1 beträgt 180 Grad und sie sind äquidistant mit einer Phasendifferenz von 360 Grad angeordnet.
Der Rotor 1 ist aus einem wohlbekannten Laminat aus Siliciumstahl-Platten aufgebaut und schließt eine Drehwelle 5 ein.
Die Magnetpole 16a, 16b, 16c, 16d, 16e und 16f mit einer Breite von 180 Grad sind äquidistant auf einem Stator 16 angeordnet.
Die Breite der vorspringenden Pole 1a, 1b,... und die Breite der Magnetpole 16, 16b, 16c, 16d, 16e und 16f sind auf die gleiche Breite von 180 Grad eingestellt. Die Anzahl der vorspringenden Pole ist auf sieben und die Anzahl der Magnetpole ist auf sechs gesetzt.
Fig. 3(a) ist eine Abwicklung eines Drei-Phasen-Reluktanzmotors, wie er in Fig. 1a gezeigt wird.
Die Spulen 10a, 10b und 10c dienen als Lageerfassungselemente für die Lageerfassung der vorspringenden Pole 1a, 1b ... und sind auf der Seite des Stators 16 in der in der Zeichnung gezeigten Position angebracht, wobei der Spulenquerschnitt auf die Stirnseiten der vorspringenden Pole 1a, 1b, .... mit einem zwischenliegenden Spalt zeigt.
Die Spulen 10a, 10b und 10c sind um 120 Grad voneinander getrennt.
Die Spulen 10a, 10b und 10c sind Luftkern-Spulen mit einem Durchmesser von 5 mm und ungefähr 100 Windungen.
Fig. 4(a) zeigt eine Vorrichtung zum Ableiten eines Lageerfassungssignales mittels der Spulen 10a, 10b und 10c.
Die Spule 10a und Widerstände isa, lsb und 15c bilden eine Brückenschaltung, die abgeglichen ist, wenn die Spule 10a nicht einem der vorspringenden Pole 1a, 1b, ... gegenübersteht.
Deshalb sind die Ausgangssignale eines Tiefpaßfilters, der durch eine Diode 11a und einen Kondensator 12a gebildet wird, und eines Tiefpaßfilters, der durch eine Diode 11b und eines Kondensators 12b gebildet wird, zueinander gleich und das Ausgangssignal eines Operationsverstärkers 13 wird auf niedriges Potential gesetzt.
Ein Oszillator 10 bewirkt eine Schwingung von ungefähr 1 Mhz.
Wenn die Spule 10a einen der vorspringenden Pole 1a, 1b, .... gegenübertritt, wird die Impedanz durch den Eisenverlust (Wirbelstromverlust und Hystereseverlust) verringert, so daß der Spannungsabfall über dem Widerstand 15a erhöht werden kann und das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 13 auf hohes Potential gesetzt werden kann.
Ein Eingangssignal eines Schaltungsblockes 18 wird durch die Kurven 25a, 25b, ...in dem Zeitdiagramm der Fig. 8(a) angegeben und ein Eingangssignal, welches über eine Inverterschaltung 13a zugeführt wird, wird durch die gestrichelten Kurven 26a, 26.... angegeben.
Die Schaltungsblöcke 14a und 14b in Fig. 4(a) zeigen den gleichen Aufbau wie die oben beschriebene Brückenschaltung und beinhalten die Spulen 10b bzw. 10c.
Der Oszillator 10 kann gemeinsam benutzt werden.
Die Ausgangssignale des Schaltungsblockes 14a und der Inverterschaltung 13b werden in den Schaltungsblock 18 eingegeben und die Ausgangssignale werden durch die Kurven 27a, 27b, .... bzw. die gestrichelten Kurven 28a, 28b, .... im Zeitdiagramm der Fig. 8(a) angegeben.
Die Ausgangssignale des Schaltungsblockes 14b und der Inverterschaltung 13c werden in den Schaltungsblock 18 eingegeben, und die Ausgangssignale werden durch die Kurven 29a, 29b,.. bzw. die gestrichelten Kurven 30a, 30b, ... in Fig. 8(a) angegeben.
Die Kurven 27a, 27b....., eilen den Kurven 25a, 25b .... um 120 Grad nach und die Kurven 29a, 29b,.... eilen den Kurven 27a, 27b um 120 Grad nach.
Der Schaltungsblock 18 ist eine Schaltung, die gewöhnlich in dem Regelkreis für einen Drei-Phasen-Y-Typ-Halbleitermotor benutzt wird, und ist eine Logikschaltung zur Ableitung elektrischer Signale von Rechteckform mit einer Breite von 120 Grad von den Anschlüssen 18a, 18b und 18f als Antwort auf die Eingabe des obigen Lageerfassungssignales. Die Ausgangssignale der Anschlüsse 18a, 18b und 18c sind durch die Kurven 31a, 31b,....., die Kurven 32a, 32b,...... und die Kurven 33a, 33b,...., in Fig. 8(a) angegeben.
Die Ausgangssignale der Anschlüsse 18d, 18e und 18f sind durch die Kurven 34a, 34b,...., die Kurven 35a, 35b,... und die Kurven 26a, 36b,... angegeben.
Die Phasendifferenzen zwischen den Ausgangssignalen der Anschlüsse 18a und 18d, den Ausgangssignalen der Anschlüsse 18b und 18e und den Ausgangssignalen der Anschlüsse 18c und 18f betragen jeweils 180 Grad.
Die Ausgangssignale der Anschlüsse 18a, 18b und 18c sind jeweils um 120 Grad zueinander verzögert, und die Ausgangssignale der Anschlüsse 18d, 18e und 18f sind jeweils um 120 Grad zueinander verzögert.
Anstelle der vorspringenden Pole 1a, 1b, ...., die den Spulen 10a, 10b und 10c gegenüberstehen, können auch Aluminiumplatten der gleichen Form, die synchron mit dem in Fig. 1 gezeigten Rotor 1 drehen, für den gleichen Effekt benutzt werden.
Der Reluktanzmotor hat ein ausgeprägt großes Ausgangsdrehmoment, weist aber gleichzeitig schwerwiegende Nachteile auf. Diese Nachteile verhindern den praktischen Einsatz des Motors.
Der erste Nachteil besteht darin, daß bei Erhöhung des Ausgangsdrehmomentes, d.h. bei Erhöhung der Anzahl der vorspringenden Pole und Magnetpole um den Erregerstrom zu vergrößern, die Drehzahl entscheidend vermindert wird.
Um das Ausgangsdrehmoment zu erhöhen, ist es beim Reluktanzmotor gewöhnlich nötig, die Anzahl der vorspringenden Pole und Magnetpole von Fig. 1(a) zu erhöhen und den Abstand zwischen ihnen zu verkleinern. Wenn nun die Drehzahl auf einen vorgegebenen Wert gesetzt wird, wird die Steilheit des Anstiegs des Erregerstromes relativ schwach aufgrund der in den Magnetpolen 16a, 16b, .... und den vorspringenden Polen 1a, 1b, .... gespeicherten magnetischen Energie und die Zeit für den Löschvorgang des Entladestromes entsprechend der magnetischen Energie ist relativ ausgedehnt, so daß ein großes Gegendrehmoment erzeugt wird.
Unter diesen Umständen wird der Höchstwert des Erregerstromes klein und das Gegendrehmoment wird erzeugt, so daß die Drehzahl erniedrigt wird.
Die Häufigkeit, mit der magnetische Energie bei jeder Drehung in und aus einem Pol fließt, steigt deutlich an im Vergleich zur Benutzung eines wohlbekannten Drei-Phasen- Reluktanzmotors, was ebenfalls die Drehzahl des Reluktanzmotors vermindert.
Der zweite Nachteil besteht darin, daß aufgrund des Fehlens eines Feldmagneten kein elektromagnetisches Bremsen für das Abbremsen oder Stoppen und kein regeneratives oder Rückgewinnungsbremsen erzielt werden kann.
Deshalb kann er nicht als Servomotor oder als Motor für Elektroautos benutzt werden.
Der dritte Nachteil besteht darin, daß das Ausgangsdrehmoment, welches in einer Periode von 180 Grad durch die Magnetpole und die vorspringenden Pole erzeugt wird, gewöhnlich nicht symmetrisch ist und nicht proportional zum Strom sein kann. Deshalb zeigt das Ausgangsdrehmoment für den Fall der Vorwärts- und Rückwärtsdrehungen beträchtliche Unterschiede und die Drehmomentschwahkungen variieren ebenfalls.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung, welches noch beschrieben werden wird, können obige Nachteile gelöst werden, wobei dieses Ziel durch einen Erreger- Regelkreis der Erregungsspule von einfachem Aufbau erreicht werden kann.
In Fig. 1(a) und der Abwicklung von Fig. 3(a) werden ein Magnetkern 16, welcher als ringförmiges Teilstück ausgebildet ist, und die Magnetpole 16a, 16b, .... mittels einem wohlbekannten Verfahren zum Laminieren und Befestigen von Siliciumstahl-Platten aufgebaut und an einem äußeren Gehäuse befestigt, um einen Stator zu bilden. Der Magnetkern 16 bildet einen magnetischen Pfad.
Der Magnetkern 16 und die Magnetpole 16a, 16b, .... bilden einen Stator.
Die Anzahl der vorspringenden Pole beträgt sieben und die vorspringenden Pole werden mit gleicher Breite äquidistant angeordnet. Die Breite der Magnetpole 16a, 16b, ..... ist gleich der Breite der vorspringenden Pole und es werden sechs Magnetpole äquidistant angeordnet.
Bei Erregung der Erregerspulen 17b und 17c werden die vorspringenden Pole 1b und 1c angezogen und es erfolgt eine Drehung in Richtung des Pfeiles A.
Nach einer Drehung um 30 Grad wird die Erregung der Erregerspule 17b unterbrochen, und die Erregerspule 17d wird erregt, so daß ein Drehmoment durch den vorspringenden Pol 1d erzeugt wird.
Bei jeder Drehung der Rotors 1 um 60 Grad wird der Erregungszustand der Erregerspule gewechselt und die Erregerpolaritäten der Magnetpole werden zyklisch gewechselt, gemäß Magnetpol 16b (Nordpol) und Magnetpol 16c (Südpol) T Magnetpol 16c (Südpol) und Magnetpol 16d (Nordpol) T Magnetpol 16d (Nordpol) und Magnetpol 16e (Südpol) T Magnetpol 16e (Südpol) und Magnetpol 16f (Nordpol)T Magnetpol 16f (Nordpol) und Magnetpol 16a (Südpol), und somit wird ein Drei-Phasen-Reluktanzmotor erhalten, bei welchem der Rotor 1 in Richtung des Pfeiles A getrieben wird.
Da zwei zu erregende Magnetpole auf unterschiedliche Polaritäten gesetzt sind, werden magnetische Leckströme, welche durch nicht-erregte Magnetpole fließen, in zueinander entgegengesetzte Richtungen gesetzt, wodurch die Erzeugung eines Gegendrehmomentes verhindert wird.
Um obigen Leckfluß weiter zu verringern, werden zwei Erste-Phase-Magnetpole 16a als ein Satz benutzt und als Nord- bzw. Südpol magnetisiert durch die Erregung der Statorspulen für die Magnetpole. Der Leckfluß der zwei Magnetpole wird durch die anderen Magnetpole aufgehoben, und somit wird der Leckfluß ausgelöscht.
Jeweils zwei der anderen Magnetpole 16a, 16b, .... und 16f bilden ebenso einen Satz und sind als Nord- und Südpol magnetisiert. Der gleiche Effekt wird erzielt und der Leckfluß kann ausgelöscht werden. In diesem Fall beträgt die Anzahl der vorspringenden Pole 1a, 1b, ..... elf.
Als nächstes wird der Aufbau eines erfindungsgemäßen Zwei-Phasen-Reluktanzmotors erklärt.
Fig. 2 zeigen einen Aufbau und Fig. 3(c) dessen Abwicklung.
Ein Magnetkern 16, welcher als ringförmiges Teilstück ausgebildet ist, und die Magnetpole 16a, 16b werden durch ein wohlbekanntes Verfahren zum Laminieren und Befestigen von Siliciumstahl-platten aufgebaut und an einem (nicht gezeigten) Gehäuse befestigt, um einen Stator zu bilden. Der Magnetkern 16 bildet einen magnetischen Pfad.
Die Erregerspulen 17a, 17b, .... sind um die Magnetpole 16a, 16b gewickelt.
Die vorspringenden Pole 1a, 1b werden auf dem äußeren Randgebiet des Rotors 1 montiert und so angeordnet, daß sie den Magnetpolen 16a, 16b,... mit einem zwischenliegenden Spalt von ungefähr 0,1 bis 0,2 mm gegenüberstehen.
Der Rotor 1 wird mittels des gleichen Verfahrens aufgebaut wie der Stator 16.
Die Anzahl der vorspringenden Pole beträgt zehn und die Trennwinkel zwischen den vorspringenden Polen sind jeweils gleich. Die Breite der Magnetpole 16a, 16b ist auf das gleiche Maß gesetzt wie die der vorspringenden Pole, und es sind acht vorspringende Pole äquidistant angeordnet.
Wenn die Magnetpole 17b und 17f erregt werden, so werden die vorspringenden Pole 1b und 1g angewgen und der Motor dreht sich in Richtung des Pfeiles A.
Nach einer Drehung um 90 Grad wird die Erregung der Erregerspulen 17b und 17f unterbrochen und die Erregerspulen 17c und 17g werden angeregt, so daß ein Drehmoment durch die vorspringenden Pole 1c und 1h erzeugt wird.
Die Magnetpole 16b und 16c werden als Nordpole magnetisiert, und die Magnetpole 16f und 16g werden als Südpole magnetisiert. Die Magnetisierung der obigen Pole wird so eingerichtet, daß Leckströme des magnetischen Flusses verhindert werden, die ein Gegendrehmoment erzeugen.
Nach einer weiteren Drehung um 90 Grad werden die Magnetpole 16d und 16h, wie in der Zeichnung gezeigt, als Nord- und Südpole magnetisiert.
Nach einer weiteren Drehung um 90 Grad sowie den darauffolgenden Drehungen um 90 Grad werden die jeweiligen Magnetpole, wie in der Zeichnung gezeigt, mit den entsprechenden magnetischen Polaritäten magnetisiert.
Der Rotor 1 dreht in Richtung des Pfeiles A aufgrund der obigen Erregung und agiert als Zwei-Phasen-Motor.
Der Abstand zwischen den Magnetpolen wird auf das 1,5-fache des Abstandes zwischen den vorspringenden Polen eingestellt.
Außerdem können aufgrund des groß eingestellten Abstandes zwischen den Magnetpolen dicke elektrische Drähte verwendet werden, und es kann erreicht werden, daß der Kupferverlust reduziert werden kann, um den Wirkungsgrad zu verbessern.
Da der Reluktanzmotor keinen Feldmagneten aufweist, ist es notwendig, den magnetischen Fluß, der durch die Magnetpole durch den entsprechenden magnetischen Fluß erzeugt wird, zu vergrößern. Deshalb ist es wichtig, den großen Abstand zwischen den Magnetpolen einzuhalten.
Die Anzahl der in Fig. 3(c) gezeigten vorspringenden Pole beträgt zehn und ist größer als die von wohlbekannten vorspringenden Polen dieses Typs. Deshalb wird bei der Entladung der in jedem magnetischen Pol durch die Erregung gespeicherten magnetischen Energie ein Gegendrehmoment erzeugt, und das Ausgangsdrehmoment wird groß, aber die Drehgeschwindigkeit wird verringert, wodurch der Motor unmöglich in der Praxis eingesetzt werden kann.
Jedoch können in einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung die obigen Mißstände beseitigt werden, und nur der Effekt, daß das Ausgangsdrehmoment erhöht werden kann, kann zusätzlich erreicht werden. Die detaillierte Erklärung hierfür erfolgt später.
In Fig. 6(b) bezeichnen die Erregerspulen K und L die Erregerspulen 17a und 17e bzw. die Erregerspulen 17b und 17f, in Fig. 3(c), wobei die zwei Erregerspulen in Reihe oder parallel geschaltet sind.
Die Transistoren 22a und 22b und die Transistoren 22c und 22d sind mit beiden Enden der Erregerspulen K bzw. L verbunden.
Die Transistoren 22a, 22b, 22c und 22d sind Halbleiterschaltelemente, wobei aber auch andere llalbleiterschaltelemente mit gleicher Wirkungsweise verwendet werden können.
Die elektrische Energieversorgung wird mittels der Anschlüsse 2a und 2b einer Gleichstromquelle hergestellt.
Wenn ein elektrisches Signal hohen Potentials über einen Anschluß 41a eingegeben wird, wird die Erregerspule K über die Transistoren 22a und 22b angeregt. Wenn ein elektrisches Signal hohen Potentials über einen Anschluß 41b eingegeben wird, wird die Erregerspule L über die Transistoren 22c und 22d angeregt.
Die Spulen 10d und 10e in Fig. 4(b) sind genauso aufgebaut wie die Spulen 10a, 10b und 10c und sind so angeordnet, daß sie den Stirnseiten der vorspringenden Pole 1a, 1b... gegenüberstehen, um die Lageerfassungssignale abzuleiten.
Als nächstes wird ein Mittel für das Erhalten der Lageerfassungssignale als Eingangssignal über die Anschlußpole 41a und 41b anhand von Fig. 4(b) erklärt.
Die Spulen 10d und 10e sind an dem Stator 16 an den Positionen in Fig. 3(c) befestigt. Die Frequenz eines Oszillators 10 beträgt ungefähr 1 Mhz.
Die Spulen 10d und 10e und die Widerstände 19a, 19b, 19c und 19d bilden eine Brückenschaltung, wobei die Brückenschaltung abgeglichen ist, und zwei Eingangssignale der Operationsverstärker 24a und 24b gleich werden, wenn die Spulen 10d und 10e den vorspringenden Polen 1a, 1b gegenüberstehen.
Obige Eingangssignale werden mittels Dioden in eine Gleichspannungsform gleichgerichtet. Wenn zusätzlich Glättungskondensatoren 12a und 12b in Fig. 4a vorgesehen sind, kann eine komplette Gleichrichtung erzielt werden, aber sie ist nicht immer notwendig. Wenn die Kondensatoren weggelassen werden, ist dies vorteilhaft für eine Integrationsschaltung.
Ein durch die Spule 10d erzeugtes Ausgangssignal des Operationsverstärkers 24a wird mittels Inverterschaltungen 139 und 13h zweimal invertiert und in UND-Schaltungen 40a und 40b eingegeben.
Die Eingangssignale sind von rechteckiger Wellenform und sind durch die Kurven 50a, 50b, .... in Fig. 8(b) angegeben. Ein Ausgangssignal des Operationsverstärkers 24b ist ein durch die Spule 10e erzeugtes Lageerfassungssignal und wird mittels zweier Inverterschaltungen invertiert und in die UND-Schaltungen 40b und 40c eingegeben.
Die Eingangssignale sind durch die Kurven 52a, 52b, .... angegeben.
Die Spulen 10d und 10e sind voneinander um (360 + 90) Grad getrennt. Deshalb beträgt die Phasendifferenz zwischen den Kurven 50a, 50b, .... und den Kurven 52a, 52b, ...... 90 Grad.
Ein Ausgangssignal (als Eingangssignal der unteren Anschlüsse der UND-Schaltungen 40c und 40d), welches von einem Punkt zwischen den Inverterschaltungen 13g und 13h abgeleitet wird, wird durch die Kurven 51a, 51b,.... angegeben.
Ein Eingangssignal des unteren Anschlusses der UND-Schaltung 40a und ein Eingangssignal des unteren Anschlusses der UND-Schaltung 40d sind durch die Kurven 53a, 53b, .... angegeben.
Ein Ausgangssignal des Anschlusses 48a der UND-Schaltung 40a besteht nur aus einem Abschnitt, in dem sich die Kurven 50a, 50b,... und die Kurven 53, 53b,.... überlagern, und wird durch die Kurven 54a, 54b, ..... angegeben, die eine Breite von 90 Grad aufweisen und voneinander um 360 Grad getrennt sind.
Die Ausgangssignale der Ausgangsanschlüsse 48b, 48c und 48d der UND-Schaltungen 40b, 40c und 40d werden aus gleichem Grund durch die Kurven 55a, 55b, ....., die Kurven 56a, 56b, .... und die Kurven 57a, 57b, .... angegeben.
Der Grund für die Benutzung von zwei Inverterschaltungen 13g und 13h in Fig. 4(b) wird später erklärt.
Die oben beschriebenen Lageerfassungssignale werden in der Schaltung von Fig. 6(b) benutzt. Es folgt nun eine detaillierte Erklärung.
Die Schaltungsblöcke B und C sind Schaltungen für die Regelung der Erregung einer Erregerspule M (Reihenschaltung oder Parallelschaltung der Erregerspulen 17c und 17g) und einer Erregerspule N (Reihenschaltung oder Parallelschaltung der Erregerspulen 17d und 17a) und haben den gleichen Aufbau wie die Erregerspule K.
Die Lageerfassungssignale als Eingangssignale an den Anschlüssen 41a, 41b, 41c und 41d sind elektrische Signale, die durch die Kurven 54a, 54b und die Kurven der drei darunterliegenden Zeilen von Fig. 8(b) angegeben sind.
Die Lageerfassungssignale als Eingangssignale an den Anschlüssen 41a, 41b, 41c und 41d der Fig. 6(b) sind durch die Kurven 54a, 55a, 56a und 57a in dem Zeitdiagramm der Fig. 7 angegeben.
Wenn ein elektrisches Signal der Kurve 54a am Anschlußpol 41a anliegt, wird die Erregerspule K angeregt und es fließt ein Erregerstrom, wie durch die gestrichelte Linie 58a angegeben.
Am Ende der Kurve 54a werden die Transistoren 22a und 22b abgeschaltet und die in der Erregerspule K gespeicherte magnetische Energie wird entladen wie durch den Endbereich der gestrichelten Linie 58a dargestellt. Wenn die Zeitdauer des Entladestromes groß wird und 45 Grad überschreitet, wird ein Gegendrehmoment erzeugt.
Da außerdem ein elektrisches Signal, welches durch die Kurve 55a angegeben ist, am Anschluß 45b anliegt, wird die Erregerspule L angeregt. Wenn der Anstieg des Stromanstieges verzögert wird, wird ein reduziertes Drehmoment erzeugt.
Wie oben beschrieben tritt, wenn die Zeitdauer des abfallenden Teiles und des ansteigenden Teiles lang sind, ein Problem auf, daß das Gegendrehmoment und reduzierte Drehmoment erzeugt werden.
Ein Pfeil 3a in Fig. 7 gibt eine Breite von 180 Grad an und während dieser Zeitdauer wird ein positives Drehmoment erzeugt. Wenn die Breite des abfallenden Teiles am Ende der gestrichelten Linie 58a 45 Grad übersteigt, wird deshalb ein Gegendrehmoment erzeugt.
In diesem Fall wird die Position des Lageerfassungselementes so eingestellt und am Stator befestigt, daß die Kurve 54a mittig auf den Pfeil 3a eingestellt wird.
Wenn die Befestigungsposition des Lageerfassungselementes so eingestellt ist, daß die Erregung der Erregerspule startet, wenn der vorspringende Pol beginnt, dem Magnetpol gegenüberzustehen, wird die Erregungsphase auf eine durch die Kurve 54a angegebene Breite eingestellt, und die Phase, in der ein positives Drehmoment erzeugt wird, hat eine Breite, die durch einen Pfeil 3b angegeben wird und beträgt 180 Grad.
Bei Einrichtung des Hochgeschwindigkeitsbetriebes werden die Zeitdauer der Lageerfassungssignalkurven 54a, 54b,..... kurz und die Breiten des ansteigenden Abschnitts und des fallenden Abschnitts des Erregerstromes ändern sich nicht.
Deshalb ist es notwendig, die Breiten des ansteigenden Abschnitts und des abfallenden Abschnitts zu reduzieren. Das Mittel hierfür wird nun erklärt.
Da die Transistoren 22a und 22b in Fig. 6(b) am Ende des Lageerfassungssignales 54a, welches ein Eingangssignal des Anschlusses 41a ist, abgeschaltet werden, wird die in der Erregerspule K gespeicherte magnetische Energie entladen und fließt in den Anschlußpol 2a der Spannungsquelle über die Dioden 23a und 23b, wobei dieses aber durch eine Rückstromverhinderungs-Diode 43 verhindert wird.
Da zu dieser Zeit das Lageerfassungssignal 55a am Anschluß 41b anliegt, werden die Transistoren 22c und 22d durchgeschaltet.
Deshalb verursacht die unterbrochene magnetische Energie eine hohe Spannung und fließt in die Erregerspule L, um den Anstieg des Erregerstromes steil zu machen und die Entladung der magnetischen Energie oder den Abfall des Erregerstromes zu beschleunigen.
Nach aktuellen Messungen betragen im Falle eines Motors eine Ausgangsleistung von 300 Watt die Zeitdauer der Anstiegs- und Abfallströme ungefähr 20 Mikrosekunden. Deshalb wird bei einer Drehzahl von 100.000 Umdrehungen pro Minute kein Gegendrehmoment erzeugt, und es kann eine hohe Drehgeschwindigkeit erzielt werden.
Ein Kondensator 47c ist nicht immer notwendig, kann aber benutzt werden, um die Transistoren zu schützen, falls eine kleine Zeitdifferenz zwischen den Schaltzeiten der Transistoren 22a, 22b, .... auftritt. Die Kapazität kann ungefähr 0,1 Mikrofarad betragen.
Wenn in einem Nicht-Hochgeschwindigkeitsbetrieb die Kapazität des Kondensators 47c erhöht wird, um die Zeitdauer des abfallenden Abschnitts des Erregerstromes zu vergrößern, wird das Ausgangsdrehmoment vergrößert. Außerdem kann die Erzeugung von Vibrationen unterdrückt werden.
Auch im Falle der Erregung der Erregerspulen M und N werden, wenn die elektrischen Signale der Lageerfassungssignalkurven 56a und 57a an den Anschlüssen 41c und 41d in Fig. 6(b) anliegen, die Zeitdauer des ansteigenden Abschnitts und abfallenden Abschnitts des Erregerstromes (angegeben durch die gestrichelten Linien 58c und 58d) verringert, und die Erzeugung des Gegendrehmomentes und reduzierten Drehmomentes kann unterdrückt werden.
Der Erregungs-Regelkreis von Fig. 6(b) hat das Merkmal, daß sein Aufbau im Vergleich zu einem Erregungs-Regelkreis eines wohl bekannten Zwei-Phasen- Reluktanzmotors vereinfacht werden kann. Dies liegt an den kontinuierlichen Lageerfassungssignalkurven 54a, 54b, ......
Wenn eine Lücke im Übergangsteil (angegeben durch dicke Linien in Fig. 7) zwischen den Kurven 54a, 54b, ...... auftritt, kann der Erregerstrom zum Zeitpunkt der Erregung nicht fließen, und der Startbetrieb wird instabil.
Ein Mittel zum Verhindern der obigen Lücke stellen die Inverterschaltungen 13g und 13h dar, wie zuvor anhand von Fig. 4(b) beschrieben.
Da der Durchmesser der Spulen 10d und 10e einen begrenzten Wert hat, können die ansteigenden und abfallenden Abschnitte der Ausgangssignale der Operationsverstärker 24a und 24b steiler werden, und somit können Lücken in den Übergangsteilen zwischen den Kurven 54a, 54b,....... auftreten, wenn die Inverterschaltungen 13g und 13h weggelassen werden und wenn ein Rechteckwellen-Ausgangssignal des Lageerfassungssignales dem Logik-Prozeß ausgesetzt wird.
Die obigen Fehler können durch Benutzen der Inverterschaltungen 13g und 13h vermieden werden.
Ein Operationsverstärker 46a, eine Absolutwert-Schaltung 41 (eine Schaltung zum Gleichrichten des Spannungsabfalles über dem Widerstand 40), UND-Schaltungen 15a und 15b, sowie analoge Bauteile in Fig. 6(b) bilden eine Chopper-Schaltung, die nun erklärt wird.
Das Lageerfassungssignal 54a als Eingangssignal des Anschlusses 41a ist mit dem gleichen Symbol in der dritten Zeile von Fig. 7 vergrößert herausgezeichnet. Ein Abschnitt, angegeben durch die gestrichelten Linien 38a, ist ein ansteigender Abschnitt des Erregerstromes der Erregerspule K.
Wenn der Erregerstrom ansteigt, und der Spannungsabfall über dem Widerstand 40 oder ein Ausgangssignal der Absolutwert-Schaltung 41 eine Spannung am Pluspol des Operationsverstärkers 46a oder eine Spannung einer Referenzspannungsquelle 46 übersteigt, wird ein Ausgang des Operationsverstärkers 46a auf niedriges Potential gesetzt, und ein Ausgang der UND-Schaltung 15a wird ebenfalls auf niedriges Potential gesetzt, wodurch die Transistoren 22a und 22b abgeschaltet werdenc Somit fließt der Erregerstrom so, daß die magnetische Energie über die Diode 23b, den Transistor 44, die Stromquelle und die Diode 23a zur Stromquelle zurückgeführt werden kann. Die Kurve ist durch die gestrichelte Linie 38b in Fig. 7 dargestellt. Wenn er auf einen vorgegebenen Wert abgefallen ist, wird ein Ausgang des Operationsverstärkers 46a durch die Hysterese-Charakteristik des Operationsverstärkers 46a auf hohes Potential gesetzt, und die Transistoren 22a und 22b werden geschaltet, um den Erregerstrom zu erhöhen, wie durch die gestrichelte Linie 38c angegeben.
Wenn er auf einen vorgegebenen Wert angestiegen ist, wird ein Ausgang des Operationsverstärkers 46a wieder auf niedriges Potential gesetzt, und die Transistoren 22a und 22b werden abgeschaltet.
Der Chopper-Betrieb zur wiederholten Durchführung der obigen Zyklen wird durchgeführt, und die Transistoren 22a und 22b sind am Ende der Kurve 54a wieder gesperrt, so daß der Erregerstrom schnell absinken kann. Der gleiche Chopper-Betrieb wie oben beschrieben wird auch für die übrigen Erregerspulen durchgeführt.
Der Wert des Erregerstromes wird durch eine Spannung der Referenzspannungsquelle 46 geregelt, und das Ausgangsdrehmoment wird ebenfalls geregelt.
Da der Betrieb des Zurückführens der magnetischen Energie zur Stromquelle durch die Diode 43 verhindert wird, wird ein Transistor 44 benötigt. Der Transistor 44 wird benutzt, um die Diode 43 kurzzuschließen und die magnetische Energie zur Stromquelle zurückzuführen.
Als nächstes wird ein Erregungs-Regelmittel des Transistors 44 erklärt.
Im Zeitdiagramm von Fig. 8(c) sind die Kurven 54a, 54b, ......, die Kurven 55a, 55b, ......, die Kurven 56a, ....und die Kurven 57a, ....... Lageerfassungssignale, die durch die gleichen Symbole angegeben sind wie in Fig. 8(b).
Jedes Lageerfassungssignal wird durch eine Differenzierschaltung differenziert und ein differenzierter Impuls wird mittels einer monostabilen Schaltung so umgesetzt, daß er eine bestimmte Breite aufweist, und die Breite wird exakt auf die Breite des abfallenden Abschnitts des Erregerstromes der Erregerspule gesetzt.
Die elektrischen Signale sind durch die Symbole 6a, 6b angegeben. Die elektrischen Signale werden durch Inverter-Schaltungen invertiert, und die invertierten Signale sind durch die Kurven 5a, 5b.... angegeben.
Die durch die Symbole 5a, 5b, .....angegebenen elektrischen Signale liegen an den Anschlüssen 45 von Fig. 6(b) die Transistoren 45a und 44 werden in der Zeitdauer (in der die zuvor erwahnte Chopper-Schaltung betrieben wird) gemäß der Breite der Kurven 5a, 5b, .... in den stromführenden Zustand gesetzt.
Da das Eingangssignal des Anschlusses 45 am Ende der Lageerfassungsignalkurve unterbrochen wird, werden die Transistoren 45a und 44 abgeschaltet.
Die nichtleitende Zeitdauer wird auf die durch die Kurven 6a, 6b angegebene Breite gesetzt.
Zu dieser Zeit wird die in der Erregerspule gespeicherte magnetische Energie daran gehindert, über die Diode 43 zur Stromquelle zurückzufließen, da der Transistor 44 in den nichtleitenden Zustand gesetzt ist. Deshalb bewirkt sie eine hohe Spannung und fließt in die als nächstes zu erregende Erregerspule, um so den Anstieg des Erregerstromes zu beschleunigen.
Nach aktuellen Messungen betragen die Breiten des abfallenden Abschnittes des in die Erregerspule der vorangehenden Phase fließenden Stromes und des ansteigenden Abschnittes des in die Erregerspule der folgenden Phase fließenden Stromes wie zuvor beschrieben ungefähr 20 Mikrosekunden.
Somit kann ein Motor mit hohem Wirkungsgrad erzielt werden, bei dem während des Hochgeschwindigkeitsbetriebes kein Gegendrehmoment erzeugt wird.
Eines der Merkmale dieser Erfindung besagt, daß, da die magnetische Energie des vorspringenden Poles und des Magnetpoles, welche durch die Erregerspule gespeichert wird, bei der Entladung eine große elektromotorische Kraft erzeugt, die Erregung der als nächstes zu erregenden Erregerspule durch Benutzen der elektromotorischen Kraft beschleunigt werden kann.
Da die Umwandlung der magnetischen Energie durch das Einstellen der Spannung der Spannungsquelle auf hohes Potential nicht schnell bewirkt wird, kann die Spannung der Spannungsquelle so gesetzt werden, daß sie die gegen-elektromotorische Kraft übertrifft, wie in einem gewöhnliche Gleichstrommotor. Deshalb kann ein Merkmal erzielt werden, daß eine kleine Spannung, z.B. eine Batterie als Spannungsquelle benutzt werden kann.
Da die Magnetpole 16a und 16e von Fig. 3(c) gleichzeitig angeregt werden, befinden sich die magnetischen Anziehungskräfte (in radialer Richtung wirkend und ohne Bezug zum Ausgangsdrehmoment) zwischen ihnen und den vorspringenden Polen im Gleichgewicht, so daß keine Belastung der Lager bewirkt wird und folglich das Auftreten mechanischer Geräusche unterdrückt wird.
Da jene anderen Magnetpole angeregt werden, die in symmetrischen Positionen liegen, der gleiche Effekt erzielt werden.
Da außerdem die Zeitdauer, in der der Magnetpol angeregt ist, 90 Grad übersteigt, wie in den Stromerregungskurven 58a, 58b, 58c und 58d von Fig. 7 zu sehen ist, sind die magnetischen Anziehungskräfte zwischen den angrenzenden magnetischen Polen in radialer Richtung überlagert. Somit kann das Auftreten eines mechanischen Geräusches unterdrückt werden.
Um die Drehrichtung zu wechseln, können die Eingangssignale der Anschlüsse 41a, 41b, 41c und 41d an den Anschlüssen 41,c, 41d, 41a bzw. 41b anliegen. Hierfür ist eine Umschalt-Schaltung notwendig, der hier weggelassen und in der Zeichnung nicht zu sehen ist.
Im Rückwärtsdreh-Zustand kann die Regelung des Erregerstromes auf die gleiche Weise bewirkt werden, wie im Vorwärtsdreh-Zustand.
Wenn jedoch der Drehzustand während des Vorwärtsdreh-Betriebes in den Rückwärtsdreh-Zustand gewechselt wird, kann großer Körperschall erzeugt werden und die Erregerspule durchbrennen. Dies geschieht, da die Richtung der gegenelektromotorischen Kraft einer zu erregenden Spule mit der Erregungsrichtung zusammenfällt, wenn der Rückwärtsdreh-Zustand eingestellt wird und ein großer Erregerstrom fließt.
In einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann der Erregerstrom durch den Chopper- Betrieb auf einen vorgegebenen Wert gehalten werden, auch wenn der Rückwärtsdreh- Zustand eingestellt wird, und das obige Problem tritt somit nicht auf.
Somit kann durch Einstellen des Rückwärtsdreh-Zustandes während des Vorwärtsdreh- Betriebes die Drehgeschwindigkeit vermindert werden, und das abbremsende Drehmoment kann durch Unterdrücken einer Spannung der Referenzspannungsquelle 46 verändert werden.
Somit kann er als Servomotor oder als Antriebsquelle für Elektroautos benutzt werden.
Im einem wohlbekannten Reluktanzmotor wird die Erregung gestartet, bevor der vorspringende Pol dem Magnetpol gegenübersteht, um ein Gegendrehmoment zu verhindern. Wenn ein solcher Motor rückwärts dreht, wird das Ausgangsdrehmoment entscheidend verringert und eine Drehmomentschwahkung wird verstärkt, so daß er praktisch nicht benutzt werden kann.
Da in diesem Ausführungsbeispiel die Erregerspule angeregt wird, wenn im Rückwärtsdreh-Betrieb der vorspringende Pol dem Magnetpol bereits um 45 Grad gegenübersteht, wird das Ausgangsdrehmoment im Vorwärts- und im Rückwärtsdreh- Betrieb konstant gehalten, und obige Fehler können behoben werden.
Da der Reluktanzmotor keinen Feldmagneten aufweist, ist bei Unterbrechung der Stromquelle kein Mittel für das elektromagnetische Bremsen des Rotors 1 vorgesehen. Als nächstes wird ein Mittel zur Behebung des obigen Fehlers erklärt. Ein Schaltungsblock 47 in Fig. 6(b) ist eine wohlbekannte Schaltung zur Erzeugung einer Spannung, welche zur Drehzahl proportional ist, indem die Drehzahl erfaßt wird.
In dem Fall der Einstellung des Rückwärtsdreh-Zustandes während der Vorwärtsdreh- Zustand wird zudem ein elektrischer Verriegelungsschalter 49 geschaltet.
Somit ist ein Eingangssignal am Pluspol des Operationsverstärkers 46a durch eine Ausgangsspannung der Geschwindigkeits-Erfassungsschaltung 47 gegeben.
Im Rückwärtsdreh-Zustand wird, da der Motor abgebremst wird und die Eingangsspannung am Pluspol des Operationsverstärkers 46 vermindert ist, auch das Rückwärtsdrehmoment vermindert.
Als Ergebnis wird der gleiche elektromagnetische Bremseffekt erzeugt, der im Falle des Kurzschließens der Ankerspule eines Gleichstrommotors erzielt wird, und der Motor wird angehalten.
Zum Zeitpunkt des Anhaltens ist die Eingangsspannung am Pluspol des Operationsverstärkers 46 gelöscht, und somit ist auch das Ausgangsdrehmoment gelöscht und der Motor ist angehalten. Um den Motor wieder zu starten, wird der elektrische Schalter 49 wieder in die Originalposition gebracht.
Im Falle eines Motors mit großer Ausgangsleistung wird das Rückgewinnungsbremsen bewirkt und es ist notwendig, Bewegungsenergie des Rotors der Stromquelle zuzuführen und zurückzuladen.
Als nächstes wird ein Mittel zur Durchführung dieser Maßnahmen erklärt.
Der Aufbau ist so gemacht, daß die Aufgabe des Abbremsens oder Stoppens des Motors im Vorwärtsdreh-Zustandes durch Einstellen des Rückwärtsdreh-Zustandes erreicht werden kann.
Nun wird die im Rückwärtsdreh-Zustand eingestellte Erregerspule K erklärt, und in diesem Fall wird die gegen-elektromotorische Kraft in einer Richtung eines Pfeiles 60 erzeugt, und die am die Erregerspule K angelegte Spannung wird auf (V+E) gesetzt. V bedeutet eine Spannung zwischen den Anschlüssen 2a und 2b, und E bedeutet eine gegen-elektromotorische Kraft oder eine elektromotorische Kraft aufgrund der Verringerung des magnetischen Flusses über die Erregerspule K bei der Drehung des Motors.
Somit steigen die Erregerströme, wie durch die gestrichelten Linien 39a, 39c,..... angegeben, durch eine Kurve 53a in der vierten Reihe des Zeitdiagrammes von Fig. 7 angegebenes Lageerfassungssignal schnell an.
Wenn der Erregerstrom auf einen vorgegebenen Wert ansteigt, wird ein Ausgangssignal des Operationsverstärkers 46a auf niedriges Potential gesetzt und folglich die Transistoren 22a und 22b abgeschaltet, so daß die Richtung der Erregung aufgrund der in der Erregerspule K gespeicherten magnetischen Energie und die Richtung der gegenelektromotorischen Kraft in der gleichen Richtung gesetzt sein können.
Im Vorwärtsdreh-Betrieb wird die oben erwähnte Erregungsrichtung in der Gegenrichtung eingestellt, aber da ein bremsenden Drehmoment erzeugt wird, um den Rückwärtsdreh-Betrieb einzustellen, wird die Erregungsrichtung in der gleichen Richtung eingestellt.
Somit bewirkt der durch die Dioden 23a und 23b fließende Strom, daß die gespeicherte magnetische Energie durch eine Spannung von (V-E) über den Transistor 44 zu der Stromquelle zurückgeführt wird, so daß der Betrag des zu erniedrigenden Erregerstromes kleiner wird als im Falle des Vorwärtsdreh-Betriebes, wodurch die Breite des abfallenden Abschnitts vergrößert wird.
Somit variiert der Erregerstrom wie durch die gestrichelten Linien 39b und 39d in Fig. 7 gezeigt wird. Wenn er auf einen vorgegebenen Wert verringert wird, wird ein Ausgangssignal des Operationsverstärkers 46a aufgrund dessen Hysterese-Charakteristik auf hohes Potential gesetzt um die Transistoren 22a und 22b wieder zu schalten und somit den Erregerstrom schnell ansteigen zu lassen.
Dadurch wird eine Chopper-Schaltung für den wiederholten Durchlauf des obigen Zyklusses erzielt. Der Betrieb und die Wirkung der Dioden 23a, 23b, ....., des Transistors 44 und der Diode 43 im Anfangsabschnitt und Endabschnitt eines jeden Lageerfassungssignales sind exakt die gleichen wie jene im Falle des Vorwärtsdreh- Betriebes.
Die Breite der gestrichelten Linien 39a, 39c,...... der Fig. 7 ist kleiner als die der gestrichelten Linie 39b, 39d, ..... eingestellt.
Während der Zeitdauer der gestrichelten Linien 39a, 39c,... wird elektrische Energie verloren, aber diese Zeitdauer ist kurz und der Energieverbrauch klein.
In der Zeitdauer der gestrichelten Linien 39b, 39d,..... wird die Energie des Rotors und des Lagers in elektrische Energie umgewandelt und zur Stromquelle zurückgeführt. Da diese Zeitdauer lang ist, kann der Effekt des Rückgewinnungsbremens ermöglicht werden.
Wenn der Betrieb nach vollständiger vorgegebener Abbremsung wieder in den Vorwärtsdreh-Betrieb kehrt, kann der normale Vorwärtsdreh-Betrieb eingestellt werden.
Z.B. können ungefahr 300.000 Umdrehungen pro Minute durch Erhöhung der angelegten Spannung erzielt werden.
Bei der Benutzung als Servomotor kann das Ausgangsdrehmoment bei einer Drehgeschwindigkeit von ungefahr 300.000 pro Minute um ein Vielfaches erhöht werden, und durch Benutzen eines wohlbekannten Mittels kann ein effektives Mittel erreicht werden, um die Anzahl der vorspringenden Pole 1a, 1b, .... von Fig. 3(c) um ein Vielfaches zu erhöhen und in jene Teilbereiche der Magnetpole 16a, 16b....., die den vorspringenden Polen gegenüberstehen, Zähne in der gleichen Breite wie der vorspringende Pol einzubringen.
Der Transistor 44 und die Diode 43 von Fig. 6(1)) sind auf der positiv gepolten Seite 2a der Stromquelle vorgesehen, aber sie können zum gleichen Zweck an der negativ gepolten Seite 2b der Stromquelle vorgesehen sein.
Ein mit der gestrichelten Linie P umkreister Bereich ist mit dem gleichen Symbol in Fig. 6(c) dargestellt.
Da die gespeicherte magnetische Energie mittels der Rückstromverhinderungs-Diode 43 daran gehindert wird, in die linke Richtung zu fließen, wenn die Erregung der Erregerspule am Ende des Lageerfassungssignales unterbrochen wird, fließt sie in die als nächstes zu erregende Erregerspule, um den Anstieg des Erregerstromes zu beschleunigen, wodurch ein schnelles Entladen der magnetischen Energie der Erregerspule der vorhergehenden Phase ermöglicht wird.
Da ein elektrisches Signal, welches durch die Kurven 5a, 5b, ..... der Fig. 8(c) angegeben ist, am Anschluß 45 anliegt, sind die Transistoren 45c, 45d und 44 durchgeschaltet, wenn es auf einem hohen Potential liegt.
Deshalb ist der Transistor 44 nur in einer vorgegebenen Zeitdauer im Endbereich des Lageerfassungssignales in einen nichtleitenden Zustand und in der anderen Zeitdauer in den leitenden Zustand gesetzt, so daß der gleiche Betrieb und die Wirkung erzielt werden können, wie im Falle von Fig. 6(b).
Als nächstes wird das Ausgangsdrehmoment erklärt, welches mittels der Magnetpole und vorspringenden Pole in einer Zeitdauer von 180 Grad erhalten wird.
Im Zeitdiagramm von Fig. 8(a) geben die Kurven 42 und 42a in der untersten Reihe ein Ausgangsdrehmoment eines Pfeiles 49a (180 Grad) an.
Bei einem niedrigen Erregerstrom ist das Ausgangsdrehmoment, wie in der Kurve 42a gezeigt, symmetrisch, und man erhält eine flache Drehmomentcharakteristik.
Wird der Erregerstrom groß und erreicht der magnetische Fluß den Sättigungswert, erhält man eine asymmetrische Drehmomentkurve wie in der Kurve 42 gezeigt. D.h., wenn der vorspringende Pol beginnt, dem Magnetpol gegenüberzustehen, steigt das Drehmoment schnell an, flacht ab und fällt dann langsam ab.
Wenn der Erregerstrom weiter ansteigt, verschwindet der flache Teil fast völlig.
In den zuvor beschriebenen Vorwärts- und Rückwärtsdreh-Zustand ändert sich die Ausgansgdrehmomentcharakteristik während des Vorwärts- und Rückwärtsdreh- Betriebes nicht, wenn die Drehmomentkurve im Zeitpunkt der Erregung der Erregerspule mit einer Breite von 90 Grad im mittleren Bereich symmetrisch ist (Kurve 42a).
Wenn sie jedoch asymmetrisch ist, ändert sich die Ausgangsdrehmomentcharakteristik.
Ein Mittel zur Lösung obigen Problemes ist in den Fig. 9(a) und 9(b) gezeigt.
Fig. 9(b) ist eine Ansicht der Fig. 9(a) aus Richtung des Pfeiles 73 um das durch den vorspringenden Pol 1a und den Magnetpol 16a erzeugte Ausgangsdrehmoment zu veranschaulichen.
Ein Teilbereich des Magnetpoles 16a, der dem vorspringenden Pol gegenübersteht, ist in drei Abschnitte 73a, 73b und 73c aufgeteilt.
Wenn sich der vorspringende Pol 1a in Richtung des Pfeiles A bewegt und beginnt dem rechten Ende der Magnetpole 73a, 73b und 73c gegenüberzustehen, erhält man nur ein Drehmoment, welches durch die Pfeile 74a, 74b und 74c und die auf der linken Seite davon angegebenen Pfeile angegeben ist.
Wenn der vorspringende Pol sich weiter bewegt und eine in der Zeichnung angegebene Position erreicht, werden Ausgangsdrehmomente hinzugefügt, die durch Pfeile an beiden Seiten eines jeden Magnetpoles angegeben sind. Wenn er sich weiterbewegt, wird das Drehmoment größer, und das Drehmoment in der hinteren Hälfte (rechte Seite) der Drehmomentkurve 42 in Fig. 8(a) steigt an, wodurch die Ausgangsdrehmomentkurve wesentlich symmetrisch wird. Somit kann das obige Problem gelöst werden.
Als nächstes wird ein Mittel für die Einstellung gleicher Ausgangsdrehmomente im Vorwärts- und Rückwärtsdreh-Betrieb erklärt, auch wenn die Ausgangsdrehmomentkurve asymmetrisch ist.
In diesem Fall wird die Erregung im Vorwärtsdreh-Betrieb über eine Breite von 90 Grad ab einem Zeitpunkt bewirkt, bei dem der vorspringende Pol beginnt, dem Magnetpol gegenüberzustehen, bewirkt, wie durch einen Pfeil 49c in Fig. 8(a) angegeben, und die Erregung im Rückwärtsdreh-Betrieb wird über eine Zeitdauer bewirkt, die durch einen Pfeil 49d angegeben ist, d.h. über eine Breite von 90 Grad ab einem Zeitpunkt, bei dem der vorspringende Pol beginnt, dem Magnetpol gegenüberzustehen.
Deshalb wird es notwendig, verschiedene Lageerfassungssignal im Vorwärts- und Rückwärtsdreh-Betrieb zu benutzen.
Wie zuvor beschrieben liegen für die Vorwärtsdrehung elektrische Signale, die durch die Kurven 54a, 54b, ....., die Kurven 55a, 55b, ...... die Kurven 56a, 56b,....... und die Kurven 57a, 57b, .... angegeben sind, an den Anschlüssen 41a, 41b, 41c und 41d an.
Um den Rückwärtsdreh-Zustand einzustellen, liegen die Kurven 54a, 54b, .... (die gleichen wie die Kurven 55a, 55b, ....) am Anschluß 41c an.
Ferner liegen die Kurven 55a, 55b, ..... (dieselben wie die Kurven 54a, 54b,....) am Anschluß 41d an.
Ferner liegen die Kurven 56a, 56b, ...... (dieselben wie die Kurven 57a, 57b,.....) am Anschluß 41a an.
Ferner liegen die Kurven 57a, 57b, .... (dieselben wie die Kurven 56a, 56b,......) am Anschluß 41b an.
Der oben beschriebene Regelkreis für die Vorwärts- und Rückwärtsdrehung ist in Fig. 5(a) dargestellt.
Die Eingangssignale an den Anschlüssen 58a, 58b, 58c und 58d sind elektrische Signale, die durch die Kurven 54a, 54b, ....... und die Kurven der darauffolgenden Reihen in Fig. 8(b) angegeben sind.
Die Ausgänge der Anschlüsse 61a, 61b, 61c und 61d liegen an den Anschlüssen 41a, 41b, 41c bzw. 41d der Fig. 6(b) an.
Wenn ein Eingangssignal am Anschluß 62 mit hohem Potential anliegt, werden Ausgangssignale der UND-Schaltungen 59a, 59b, ... und 59d abgeleitet und Ausgänge der Anschlüsse 58a, 58b, ....und 58d liegen an den Anschlüssen 41a, 41b, ... und 41d der Fig. 8(d) an, so daß der Motor in Vorwärtsrichtung dreht.
Wenn ein Eingangssignal am Anschluß 62 mit niedrigem Potential anliegt, werden Ausgangssignale der UND-Schaltungen 59e, 59f, 59g und 59h abgeleitet und Ausgänge der Anschlüsse 61a, 61b, 61c und 61d werden, wie durch die Kurven 57a, 57b, ..., die Kurven 56a, 56b, ......., die Kurven 55a, 55b,....... und die Kurven 54a, 54b, .... angegeben erhalten, so daß der Motor in Rückwärtsrichtung dreht
Die feste Position des Lageerfassungselements ist eingestellt, um obiges Ziel zu erreichen, und ist fest an der Statorseite befestigt.
Ein Eingangssignal des Anschlusses 45 der Fig. 6(b) muß so geschaltet werden, daß es gleich einer invertierten Form eines differenzierten Impulses ist, welcher am Ende der Kurven 54a, 54b, ..... und der drei elektrischen Signale in den nachfolgenden Zeilen von Fig. 8(b) auftritt.
Als nächstes wird anhand von Fig. 6(a) ein Mittel erklärt, um das gleiche Konzept wie von Fig. 6(b) auf einen Drei-Phasen-Motor anzuwenden.
Es wird ein Fall erklärt, in dem der Drei-Phasen-Motor, wie in den Fig. 1(a) und 3(a) gezeigt, wie ein Drei-Phasen-Motor betrieben wird durch Benutzen der Schaltung der Fig. 6(a).
In Figc 6(a) sind die Transistoren 20a und 20b, die Transistoren 20c und 20d und die Transistoren 20e und 20c mit beiden Enden der Erregerspulen 17a, 17b bzwc 17c verbunden. Die Transistoren 20a, 20b, 20c, .... wirken als Um-Schaltelemente, wobei auch andere Schaltelemente mit gleicher Wirkung anstelle der Transistoren benutzt werden können.
Elektrische Energie wird über den Plus- und Minuspol 2a und 2b der Gleichstromquelle zugeführt.
Wenn ein Lageerfassungssignal mit hohem Potential am Anschluß 43a anliegt, werden die Transistoren 20a und 20b geschaltet um die Erregerspule 17a anzuregen. Wenn Lageerfassungssignale mit hohem Potential an den Anschlüssen 43b und 43c anliegen, werden die Transistoren 20c und 20d und die Transistoren 20e und 20c geschaltet, um die Erregerspulen 17b und 17c anzuregen. Die Schaltungsblöcke D, E und F sind Erregungs-Regelkreise für die Erregerspulen 17b, 17d und 17f und sind genauso aufgebaut wie die Erregungs-Regelkreise für die Erregerspule 17a.
Wenn Lageerfassungssignale mit hohem Potential an den Anschlussen 43d, 43e und 43f anliegen, werden somit die Erregerspulen 17b, 17und 17f angeregt.
Der Anschluß 46 wird als Referenz-Spannungsquelle benutzt, um den Erregerstrom festzusetzen. Das Ausgangsdrehmoment kann durch Ändern der Spannung am Anschluß 46 verändert werden.
Absolutwert-Schaltungen 41a und 41b sind Schaltungen zum Gleichrichten von Spannungen proportional zu Spannungsabfällen oder Erregerströmen in den Widerständen 40a und 40b und deren Ausgangssignale liegen an den Anschlüssen einer Seite der Operationsverstärker 46a und 46b an.
Die Kurven 31a, 32a, 33a, 36a, 34 und 35a in Fig. 7 geben die Kurven der gleichen Symbole von Fig. 8(a) an. Die durch die Kurven 31a, 32a und 33a in Fig. 7 angegebenen elektrischen Signalen liegen an den Anschlüssen 43a, 43b und 43c an.
Wenn ein Signal am Anschluß 43a anliegt, werden die Transistoren 20a und 20b geschaltet, um die Erregerspule 17a anzuregen, und wenn ein Erregerstrom auf einen vorgegebenen Wert angestiegen ist, übersteigt die Eingangsspannung an einem Anschluß des Operationsverstärkers 46a die des Pluspoles, so daß dessen Ausgangssignal auf ein niedriges Potential gesetzt wird, wodurch ein Ausgangssignal der UND-Schaltung 15a auf ein niedriges Potential gesetzt wird.
Dann werden die Transistoren 20a und 20b abgeschaltet, und die in der Erregerspule gespeicherte magnetische Energie würde über die Dioden 21b und 21a zu den Anschlüssen 2a und 2b der Gleichstromquelle zurückfließen
Zu diesem Zeitpunkt wird der obige Rückflußbetrieb ermöglicht, da der Transistor 44a sich im leitenden Zustand befindet.
Der Grund hierfür wird später erklärt.
Deshalb fällt der Strom schnell ab, und wenn er auf einen vorgegebenen Wert abgesunken ist, wird das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 46a durch dessen Hysteresecharakteristik auf das hohe Potential gelegt, so daß die Transistoren 20a und 20b einschalten, um mit der Erregung der Erregerspule 17a zu beginnen. Wenn der Strom auf einen vorgegebenen Wert angestiegen ist, wird ein Eingangssignal des Operationsverstärkers 46a auf niedriges Potential gesetzt, so daß die Transistoren 20a und 20b abgeschaltet werden und der Strom abfallen wird.
Dadurch kann eine Chopper-Schaltung für den zyklischen Betrieb der obigen Erregung erhalten werden.
Da ein Ausgangssignal der UND-Schaltung isa am Ende der Kurve 31a verschwindet, wird die Erregung der Erregerspule 17a unterbrochen.
In diesem Fall wird die in der Erregerspule 17a gespeicherte magnetische Energie durch die Rückstromverhinderungs-Diode 43a am Rückfließen zur Stromquelle gehindert. Zu diesem Zeitpunkt wird der Transistor 44a im nichtleitenden Zustand gehalten.
Die Transistoren 20c und 20d werden durch die Lageerfassungssignalkurve 32a der Fig. 7 zur gleichen Zeit eingeschaltet, wie die Transistoren 20a und 20b abgeschaltet werden.
Dadurch verursacht die in der Erregerspule 17a gespeicherte magnetische Energie eine hohe Spannung und fließt in die Erregerspule 17c, wodurch der Anstieg des Stromes beschleunigt wird und der Strom in der Erregerspule 17a schnell entladen wird.
Da die magnetische Energie von der Erregerspule 17a der vorhergehenden Phase aufgrund deren großer Energie zu der Erregerspule 17c der nachfolgenden Phase transferiert werden kann, kann die Zeitdauer für den Energietransfer deutlich verringert werden, auch wenn die magnetische Energie groß ist oder das Ausgangsdrehmoment groß ist.
Der Kondensator 47a ist nicht immer notwendig, aber er kann benutzt werden, um die Transistoren 20a, 20b, .... zu schützen, wenn eine Differenz in den Schaltzeiten der jeweiligen Transistoren auftritt. Die Kapazität des Kondensators 47a beträgt ungefähr 0,1 Mikrofarad.
Bei einer Drehzahl von ungefähr 3.000 Umdrehungen pro Minute, was keiner Hochgeschwindigkeitsdrehung entspricht, ist es vorteilhaft, daß die Kapazität des Kondensators 47a größer als auf oben angegebenen Wert und auf einen möglichst großen Wert eingestellt wird, in einem Bereich, in dem das Auftreten des Gegendrehmomentes verhindert werden kann.
Dies geschieht, um dem Wirbelstromverlust im Eisenverlust zu reduzieren und das Auftreten von Schwingungen zu unterdrücken.
Die oben beschriebene Erregung ist durch die gestrichelte Linie 37a in Fig. 7 angegeben. In der durch den Pfeil 39a angegebenen Zeitdauer fließt ein pulsierender Strom, der aber in der Zeichnung weggelassen ist. Wenn ein Signal der Kurve 32a im Anschluß 43b anliegt, wird die Erregerspule 17c durch die Transistoren 20c und 20d, die UND-Schaltung 15b und den Operationsverstärker 46a in der gleichen Weise angeregt, wie durch die gestrichelte Linie 37b angegeben.
Als nächstes liegt ein Signal der Kurve 33a am Anschluß 43c an und die durch die gestrichelten Linien 37c angegebene Erregung wird durch die Transistoren 20c und 20d, die UND-Schaltung 15c und den Operationsverstärker 46a auf die gleiche Weise bewirkt. Die Breite des Pfeiles 39b ist die Breite des abfallenden Abschnitts und des ansteigenden Abschnitts der gestrichelten Linien 37a und 37b, und ein Gegendrehmoment und ein reduziertes Drehmoment werden erzeugt, wenn die Breite 30 Grad übersteigt.
Der Erregerstrom fließt, wie durch die gestrichelten Linien angegeben, wenn die Lageerfassungssignale 36a, 34a und 35a an den Anschlüssen 43d, 43e und 43f anliegen, und hat die gleiche Form wie oben beschrieben.
Ersterer wird als Erregung der A-Phase-Erregerspule bezeichnet und letzterer wird als Erregung der B-Phase-Erregerspule bezeichnet.
Den Chopper--Betrieb des Operationsverstärkers 46b, der UND-Schaltungen 15d, 15e und 15f wird auf gleiche Weise erreicht wie zuvor beschrieben, und Betrieb und Wirkung davon sind ebenfalls die gleiche.
Der Betrieb und die Wirkung der Rückstromverhinderungs-Diode 43b und des Transistors 44b können in genau der gleichen Weise erreicht werden, wie im Fall der A-Phase-Erregerspule beschrieben.
Als nächstes wird der Regelbetrieb des Leitungs- bzw. Durchschaltzustandes des Transistors 44a erklärt.
Die Kurven 31a, 31b, ..... und die elektrischen Signale der darauffolgenden Zeilen der Fig. 8(a) werden mit den gleichen Bezugsziffern aus Fig. 8(c) angegeben.
Jede der obigen Kurven wird durch eine Differenzierschaltung differenziert und ein differenzierter Puls wird an deren Ende durch eine monostabile Schaltung in ein elektrisches Signal vorgegebener Breite umgewandelt. Die elektrischen Signale sind als elektrische Signale 67a, 67b, .... angegeben. Die invertierte Form der elektrischen Signale, die durch Inverter-Schaltungen erhalten werden, sind durch die Kurven 68a, 68b, ...... angegeben.
Außerdem sind die Kurven 34a, 34b, .... und die elektrischen Signale der darauffolgenden Reihen von Fig. 8(a) mit den gleichen Bezugszeichen aus Fig. 8(c) angegeben.
Jede der obigen Kurven wird durch eine Differenzierschaltung differenziert und ein differenzierter Puls wird an deren Ende durch eine monostabile Schaltung in ein elektrisches Signal von gleicher Breite wie das elektrische Signal 67a umgesetzt und als elektrische Signale 69a, 69b, .... abgegeben. Die invertierten Formen der erhaltenen elektrischen Signale sind durch die Kurven 70a, 70b, .... angegeben.
Die elektrischen Signale 68a, 68b, ..... liegen am Anschluß 7a der Fig. 6(a) an, die elektrischen Signale 70a, 70b,..... liegen am Anschluß 7b an und die Transistoren 45a und 44a und die Transistoren 45b und 44b werden für die Zeitdauer der elektrischen Signale 67a, 67b,..... und der elektrischen Signale 69a, 69b..... im nichtleitenden Zustand gehalten. So kann die obige magnetische Energie verarbeitet werden.
Die Zeitdauer der elektrischen Signale 67a, 67b, ..... und der elektrischen Signale 69a, 69b, .... werden gemäß der Breite des abfallenden Abschnitts des in der Erregerspule fließenden Stromes verändert.
Der Betrieb der Erregungsregelung der Erregerspule 17b, 17d und 17f durch die Kurven 36a, 36b, ......, 34a, 34b, ..... und 35a, 35b, ...... wird als B-Phase Erregungszustand bezeichnet.
Der Betrieb der Erregungsregelung der Erregerspulen 17a, 17c und 17e durch die Kurven 31a, 31b, ......, 32a. 32b, ..... und 33a, 33b, .... wird als A-Phase- Erregungszustand bezeichnet.
Der Drei-Phasen-Motor in diesem Ausführungsbeispiel gebraucht üblicherweise Erste- Zweite- und Dritte-Phasen-Erregungszustand, aber in diesem Spezialfall wird der Erregungszustand aufgeteilt in zwei Erregungszustände, die als A- und B-Phasen- Erregungszustände bezeichnet werden.
Der Rotor 1 dreht in Richtung des Pfeiles A (Fig. 3(a)) aufgrund der Erregung der A- Phase und B-Phase und eine Spannung am Referenzspannungs-Anschluß 46 der Fig. 6(a) kann erhöht werden, um das Ausgangsdrehmoment zu erhöhen.
Wie oben beschrieben hat dieses Ausführungsbeispiel ein Merkmal, daß die Drehzahl durch eine angelegte Spannung geregelt und das Ausgangsdrehmoment durch eine Spannung der Referenzspannungsquelle kontrolliert werden können.
Die Rückwärtsdrehung wird dadurch bewirkt, daß ein A-Phase-Lageerfassungs- Eingangssignal den Anschlüssen 43a, 43b und 43c den Anschlüssen 43e, 43f und 43d und ein B-Phase-Lageerfassungs-Eingangssignal der Anschlüsse 43d, 43e und 43f den Anschlüssen 43c, 43a und 43b zugeführt werden.
Das oben beschriebene Mittel zum Schalten der Eingangssignale wird anhand von Fig. 5(b) erklärt.
Die Lageerfassungssignalkurven 31a, 31b, ...., die Kurven 32a, 32b, ...... die Kurven 33a, 33b, ...., die Kurven 34a, 34b ......und die Kurven 35a, 35b, ..... der Fig. 8(a) liegen an den Anschlüssen 8a, 8b, .... bzw. 8f an.
Wenn ein Eingangssignal des Anschlusses 66 auf hohem Potential liegt, werden die Eingangssignale an den unteren Anschlüssen der UND-Schaltungen 66a, 66c, 66e, 66g, 66i und 66k auf das hohe Potential gesetzt und die Lageerfassungssignale für die Vorwärtsdrehung können von den Anschlüssen 9a, 9b und 9f über die ODER- Schaltungen 65a, 65b und 65f abgeleitet werden.
Die Ausgangssignale der Anschlüsse 9a, 9b, ... und 9f liegen an den Anschlüssen 43a, 43b, .... bzw.. 43f in Fig. 6(a) an.
Wenn das Eingangssignal des Anschlusses auf das niedrige Potential gesetzt wird, liegt ein elektrisches Signal, welches durch die Inverter-Schaltung 66a auf das hohe Potential gesetzt wird, an den unteren Anschlüssen der UND-Schaltungen 66b, 66d, ..... und 66l an, und die Lageerfassungsignale für die Rückwärtsdrehung können von den Anschlüssen 9a, 9b, .... und 9f über die ODER-Schaltungen 65a, 65b, .... und 65f abgeleitet werden.
Somit können Vorwärts- und Rückwärtsdreh-Betrieb durch das Eingangssignal des Anschlusses 66 bewirkt werden. Wenn während des Vorwärtsdreh-Betriebes ein Eingangssignal des Anschlusses 66 auf das niedrige Potential gesetzt wird, werden ein rückwärtsdrehendes Drehmoment erzeugt, die Zeitdauer des ansteigenden Abschnittes des Erregerstromes durch die Chopper-Schaltung kürzer als die Zeitdauer des abfallenden Abschnittes, und der Grund für das Entstehen der Rückgewinnungs- Regelung ist der gleiche, wie für den Zwei-Phasen-Motor anhand von Fig. 6(b) erklärt wurde.
Der Betrieb und die Wirkungsweise des Wahlschalters 48 und der Drehzahl- Erfassungsschaltung 47 in Fig. 6(a) sind die gleichen wie jene, die durch die mittels der gleichen Bezugszeichen in Fig. 6(b) angegebenen Bauteile erzeugt werden, und es ist möglich, den Motor mittels der Rückgewinnungs-Regelung anzuhalten.
Die Erregung der Erregerspule wird gestartet, wenn der vorspringende Pol beginnt, dem Magnetpol gegenüberzustehen, und dauert bis zu einem Punkt von 30 Grad, wobei die Positionen der Spulen 10a, 10b, 10c, die als Lageerfassungselemente dienen, so eingerichtet sind, daß die Erregung nach einer Drehung von 120 Grad unterbrochen werden kann, und sie in den Positionen auf der Statorseite festgelegt sind.
Sowohl im Falle der Vorwärtsdrehung als auch der Rückwärtsdrehung steht deshalb der vorspringende Pol dem Magnetpol gegenüber, die Erregerspule wird angeregt, wenn der vorspringende Pol dem Magnetpol gegenübersteht und dauert an bis zu einem Punkt von 30 Grad, und die Erregung wird nach einer Drehung von 120 Grad unterbrochen, so daß erreicht werden kann, daß die Ausgangsdrehmomente im Vorwärts- und Rückwärtsdreh-Betrieb einander angeglichen werden können.
Wie zuvor für den Zwei-Phasen-Motor beschrieben, ist der oben beschriebene Fall ein Fall, in dem das durch eine Erregerspule verursachte Ausgangsdrehmoment symmetrisch ist.
In einem Fall, in dem das Anfangsdrehmoment, welches verursacht wird, wenn der vorspringende Pol beginnt dem Magnetpol gegenüberzustehen, groß ist und die Drehmomentkurve wie durch die Kurve 42 in der unteren Reihe von Fig. 8 angegeben, asymmetrisch ist, beginnt die Erregung der Erregerspule, wenn der vorspringende Pol bereits dem Magnetpol gegenübersteht und wird für die darauffolgende Zeitdauer von 120 Grad aufrechterhalten.
Die Zeitdauer von 180 Grad, in welcher in diesem Falle das positive Drehmoment erzeugt wird, wird durch einen Pfeil 4b in Fig. 7 angegeben. Ein Pfeil 4a gibt die Zeitdauer von 180 Grad an, in der das positive Drehmoment in einem Fall erzeugt wird, in dem obiges Ausgangsdrehmoment symmetrisch ist.
In diesem Fall, wenn das A-Phasen-Lageerfassungsignal und das B-Phase- Lageerfassungssignal jeweils durch das andere ersetzt werden, kann die Drehrichtung umgekehrt werden, aber es tritt ein Problem auf, daß das Ausgangsdrehmoment im Vorwärts- und Rückwärtsdreh-Betrieb verändert wird.
Um obiges Problem zu lösen, werden die Kurven 31a, 31b, .... und die Kurven 36a, 36b in den darauffolgenden Reihen 8a als Lageerfassungssignale im Vorwärtsdreh- Betrieb auf die gleiche Art und Weise wie im Falle des Zwei-Phasen-Motors benutzt.
Im Rückwärtsdreh-Betrieb werden die Kurven 31a, 31b, ...... und die Kurven 36a, 36b, ..... in den darauffolgenden Reihen als Lageerfassungssignale benutzt.
Die Kurven 36a, 36b werden als Kurven 31a, 31b benutzt.
Die Kurven 35a, 35b, ...... werden als Kurven 32a, 32b, ...... benutzt. Die anderen Kurven werden auf die gleiche Art und Weise wie oben beschrieben benutzt.
Wie oben beschrieben kann so ein effektives technisches Hilfsmittel vorgesehen werden, da es nicht notwendig ist, ein zusätzliches Lageerfassungselement für die Rückwärtsdrehung zu benutzen. Im Rückwärtsdreh-Betrieb werden invertierte Formen von differenzierten Impulsen, welche von durch die Kurven 31a, 31b, .... und die Kurven 36a, 36b, .... in den darauffolgenden Zeilen angegebenen elektrischen Signalen abgeleitet werden, als elektrische Eingangssignale der Anschlüsse 7a und 7b in der gleichen Art und Weise wie im Falle des Zwei-Phasen-Motors benutzt.
Somit kann mittels des oben beschriebenen Mittels ein Merkmal vorgesehen werden, daß eine Drehmomentkurve ähnlich der eines Drei-Phasen-Y-Halbleitermotors und eine effiziente und relativ flache Drehmomentcharakteristik erhalten werden können. Das Ausgangsdrehmoment kann nur mittels einer Referenzspannung (einer Spannung des Anschlusses 46 in Fig. 6(a)) geregelt werden und wird nicht durch eine Anwendungsspannung beeinflußt.
Da die Brummspannung an den Anschlüssen 2a und 2b der Spannungsquelle wenig Einfluß hat, wird somit die Kapazität eines Kondensators, der für die Gleichrichtung einer Spannung einer Wechselstromquelle benutzt wird, nicht notwendigerweise groß, und im Falle einer Benutzung einer Drei-Phasen-Wechselstromquelle kann die Kapazität des Kondensators weiter reduziert werden und die Spannungsquelle kann einfach aufgebaut werden.
Da beim Zwei-Phasen-Motor von Fig. 3(c) die Magnetpole relativ zur Achse symmetrisch angeordnet sind, und zwei der in den symmetrischen Positionen angeordneten Magnetpole gleichzeitig angeregt werden, können die magnetischen Anziehungskräfte in der axialen Richtung im Gleichgewicht gehalten werden, wodurch während der Drehung eine Vibration in der radialen Richtung unterdrückt wird.
Jedoch kann das Auftreten einer Vibration nicht verhindert werden, da die Lücken zwischen den Magnetpolen in den symmetrischen Positionen und der entsprechenden vorspringenden Pole nicht zueinander gleich eingestellt werden können.
Da in dem Motor von Fig. 1(a) jeweils zwei angrenzende Magnetpole zu einem Satz kombiniert werden und die Magnetpole sequentiell in einer Richtung angeregt werden, dreht der Vektor der magnetischen Anziehungskraft zwischen dem Magnetpol und dem vorspringenden Pol in radialer Richtung um die Drehwelle 5 gemäß der Drehgeschwindigkeit des Rotors 1.
Somit kann, da der Rotor 1 unter ständigem Drücken gegen das Lager dreht, das Auftreten von Vibration verhindert werden.
Bei einem Motor mit hoher Ausgangsleistung jedoch wird die Kraft, mit der die Drehwelle 5 gegen die Kugeln des Lagers drückt, groß, wodurch deren Lebensdauer vermindert wird.
In einem Servomotor sind mehrere 100.000 Umdrehungen nicht notwendig und einige 1.000 Umdrehungen werden für gewöhnlich genügen.
Jedoch ist das Einstellen eines großen Ausgangsdrehmomentes wirksam. Um dies zu erreichen, werden beispielsweise vorspringende Abschnitte (die als Zähne bezeichnet werden), die die gleiche Breite wie ein offenes Ende des magnetischen Pfades eines jeden magnetischen Poles der Fig. 3(a) haben und voneinander jeweils durch die gleichen Winkel getrennt sind, vorgesehen. Nun wird als Beispiel der magnetische Pol 16c der Fig. 3(a) erklärt und ein Einschnitt, der durch einen schraffierten Teilbereich 16m angegeben ist, geformt. Derselbe Einschnitt wird in jedem der anderen Magnetpole geformt.
Die Breite wird auf ein Drittel der Breite der vorspringenden Pole 1a, 1b,.... gesetzt und der Trennwinkel zwischen den vorspringenden Polen wird der Breite der vorspringenden Pole gleichgesetzt. Mit dem obigen Aufbau kann das Ausgangsdrehmoment verdoppelt werden. Aufgrund dessen sinkt die Drehzahl auf die Hälfte des vorherigen Falles.
Wird die Anzahl der Zähne um ein n-faches (n = 2,3,...) erhöht, so erhöht sich das Ausgangsdrehmoment auf das n-fache.
Fig. 6(d) zeigt den Fall, in dem die Dioden 43a und 43b und die Transistoren 44a und 44b der Fig. 6(a) mit dem negativen Anschluß 2b der Stromquelle verbunden sind, und der gleiche Betrieb und die gleiche Wirkungsweise erzielt werden können.
Die gleichen Signale, die an den Anschlüssen 7a undth der Fig. 6(a) anliegen, liegen an den Anschlüssen 7a und 7b an.
Die Transistoren 45e, 45f und 44a werden durch hohes Potential als Eingangssignal des Anschlusses 7a eingeschaltet und die Transistoren 45g, 45h und 44d werden durch hohes Potential als Eingangssignal des Anschlusses 7b eingeschaltet.
Die Dioden 43a und 43b dienen jeweils der Verhinderung des Rückflusses der magnetischen Energie, die in dem A- bzw. B-Phase-Erregerspulen gespeichert ist, zu der Stromquelle.
Deshalb kann der gleiche Betrieb und die gleiche Wirkungsweise wie die im Falle von Fig. 6(a) erzielt werden. In den Ausführungsbeispielen der Fig. 6(a), (b), (c) und (d) können anstelle der Transistoren 44, 44a und 44b MOSFETs verwendet werden.
Während dem Rückwärtsdreh-Brems-Betrieb wird eine Rückgewinnungs-Regelung bewirkt, aber wenn eine Batterie als Gleichstromquelle verwendet wird, kann zu dieser Zeit die Batterie durch den Rückgewinnungs-Betrieb aufgeladen werden, so daß eine vollständige Energierückgewinnung bewirkt werden kann.
Wenn die Spannung der Gleichstromquelle durch Gleichrichtung einer Wechselspannung erhalten wird, wird das folgende Mittel verwendet.
Wenn mehrere Motoren durch die Anschlüsse 2a und 2b der Gleichstromquelle angetrieben werden, kann zum Zeitpunkt des Rückgewinnungs-Betriebes die elektrische Energie als Antriebskraft des anderen Motors benutzt werden, wodurch der Rückgewinnungs-Betrieb bewirkt wird.
Wenn andere Lasten als der Motor, z.B. Beleuchtungseinrichtungen, elektrische Heizer oder elektrische Lufter, jiber die Anschlusse 2a und 2b mit elektrischer Energie versorgt werden , wird die rückgewonnene elektrische Energie als elektrische Energie für die Lasten verwendet.
Wenn die elektrische Energie in der Wechselspannungsform für die Wechselstromquelle zurückgewonnen wird, wird sie mittels eines wohlbekannten Negativ-Umsetzers in Gleichspannungsenergie umgesetzt und kann für die elektrische Stromquelle zurückgewonnen werden.
Als nächstes wird ein Fall, in dem diese Erfindung auf einem Drei-Phasen-Halbwellen- Erregungsmotor angewendet wird, anhand von Fig. 1(b) erklärt.
Die Breite der vorspringenden Pole 1a, 1b, ..... des Rotors 1 beträgt 180 Grad, und sie sind äquidistant mit einer Phasendifferenz von 360 Grad angeordnet.
Der Rotor 1 ist aus einem wohlbekannten Mittel aus einem Laminat aus Siliciumstahlplatten aufgebaut und weist eine Drehwelle 5 auf.
Die Magnetpole 16a, 16b, 16c, 16d, 16e und 16f haben eine Breite von 180 Grad und sind in einem gleichen Trennwinkel auf einem Stator 16 befestigt. Die Breite der Magnetpole und vorspringenden Pole wird auf 180 Grad eingestellt und wird jeweils gleich zueinander eingestellt. Die Anzahl der vorspringenden Pole beträgt acht und die Anzahl der Magnetpole beträgt sechs. Der Stator 16 ist aus dem gleichen Mittel aufgebaut wie der Rotor 1.
Fig. 3(b) zeigt eine Abwicklung eines Reluktanz-Drei-Phasen-Motors von Fig. 1(b).
Die Spulen 10a, 10b und 10c der Fig. 3(b) sind Lageerfassungselemente zur Lageerfassung der vorspringenden Pole 1a, 1b, ..... und sind auf einer Seite des Stator 16 an den in der Zeichnung gezeigten Positionen befestigt, und die Spule steht über einen dazwischenliegenden Spalt der Seitenfläche der vorspringenden Pole 1a, 1b, .... gegenüber.
Die Spulen 10a, 10b und 10c sind mit einem Treunwinkel von 120 Grad angeordnet.
Die Schaltung von Fig. 4(a) wird als Mittel zur Ableitung der Legeerfassungsignale benutzt, wobei nur die Ausgangssignale der Anschlüsse 18a, 18b und 18c verwendet werden und andere Ausgangssignale nicht notwendig sind.
In Fig. 1(b) und der Abwicklung von Fig. 3(b) sind der Magnetkern 16, der ein ringförmiges Teilstück ist und die Magnetpole 16a, 16b, .... aus einem wohlbekannten Mittel aus einem Laminat aus Siliciumstahl-platten aufgebaut und an einem äußeren Gehäuse (nicht dargestellt) befestigt, um einen Stator zu bilden. Der Magnetkern 16 bildet einen magnetischen Pfad.
Der Magnetkern 16 und die Magnetpole 16a, 16b, ...bilden einen Anker oder Stator.
In Fig. 3(b) sind die Erregerspulen 17a, 17b, ... um die Magnetpole 16a, 16b, ... gewickelt. Die Erregerspulen 17a und 17d sind parallel oder in Reihe geschaltet, und das so aufgebaute Bauteil wird als Erregerspule K bezeichnet.
Die Erregerspulen 17b und 17e und die Erregerspulen 17c und 17f sind auf die gleiche Weise verbunden und die so aufgebauten Bauteile werden als Erregerspulen L bzw. P bezeichnet.
Wenn die Erregerspule L angeregt wird, werden die vorspringenden Pole 1b und 1f angezogen und der Rotor 1 dreht in Richtung des Pfeiles A. Nach einer Drehung um 90 Grad wird die Erregung der Erregerspule L unterbrochen und die Erregerspule P wird angeregt.
Nach einer weiteren Drehung um 120 Grad wird die Erregung der Erregerspule P unterbrochen und die Erregerspule K wird angeregt.
Der Erregungszustand wird bei jeder Drehung um 120 Grad in der Reihenfolge der Erregerspule KT, Erregerspule LT, Erregerspule P zyklisch gewechselt, und er wird als Drei-Phasen-Halbwellenmotor betrieben.
Zu diesem Zeitpunkt sind die Magnetpole, die relativ zur Achse in symmetrischen Positionen liegen, als Nord- und Südpol magnetisiert wie in der Zeichnung gezeigt.
Da die zwei Magnetpole mit unterschiedlichen magnetischen Polaritäten magnetisiert sind, fließen die Leckströme durch die nichtmagnetisierten Magnetpole in entgegengesetzten Richtungen, wodurch die Erzeugung eines Gegendrehmomentes verhindert wird.
Um den Leckstrom weiter zu verringern, werden die Magnetpole 16a und 16b der ersten Phase als ein Satz kombiniert und durch die Erregung der jeweiligen Erregerspulen als Nord- und Südpol magnetisiert. Die Leckströme der einen Satz bildenden Magnetpole können mittels der anderen Magnetpole aufgehoben und somit ausgelöscht werden, wodurch der Leckstrom ausgelöscht wirdc
Jeweils zwei der anderen Magnetpole 16b, 16c, 16e und 16f bilden einen Satz und werden als Magnetpole eines Satzes verwendet, die als Nord- und Südpol magnetisiert werden. Es wird die gleiche Wirkung erzielt und der Leckstrom kann ausgelöscht werden. Die Anzahl der vorspringenden Pole 1a, 1b, ..... beträgt in diesem Falle 16. Das Ausgangsdrehmoment wird in diesem Falle verdoppelt.
Als nächstes wird ein Erregungsmittel für die Erregerspulen K, L und P erklärt.
Eine Aufgabe dieser Erfindung kann erreicht werden, indem die Erregungsregelung durch Verwendung einer elektrischen Schaltung, in der die Erregerspulen K, L und P anstelle der Erregerspulen 17a, 17c und 17e der Fig. 6(a) verwendet werden, bewirkt wird.
Aufgrund dessen wird der Erregungs-Regelkreis (UND-Schaltungen 15d, 15e und 15f, Schaltungsblöcke D, E und F, Operationsverstärker 46b, Kondensator 47b, Diode 43b und Transistoren 44b und 45b) für den B-Phase-Zustand in Fig. 6(a) weggelassen.
Die Erregerspulen K, L und P werden durch Ströme angeregt, die durch die gestrichelten Kurven 37a, 37b, 37c, ..... angegeben sind, in dem die Lageerfassungssignalkurven 31a, 32a, 33a...... der Fig. 7 über die Anschlüsse 43a, 43b und43c zugeführt werden, und in diesem Falle wird exakt der gleiche Betrieb und die gleiche Wirkungsweise erzielt wie im Falle des A-Phase-Erregungszustandes in Fig. 6(a), wodurch der Gegenstand dieser Erfindung erreicht wird.
Diese Erfindung kann anstelle eines konventionellen wohlbekannten Induktionsmotors und Halbleitermotors (bürstenloser Motor) verwendet werden und insbesondere als Antriebsmotor für Elektroautos und als Servomotor verwendet werden, bei denen Vorwärts- und Rückwärtsdreh-Betrieb notwendig sind.

Claims

1. Ein Zwei- oder Drei-Phasen-Reluktanz-Elektromotor, der für Rückgewinnungsbremsen geeignet ist,

mit

einer Lageerfassungseinrichtung zur Lageerfassung der vorspringenden Pole (1a...) eines Rotors (1) mittels mehrerer Lageerfassungselemente (10a bis 10e), die auf einer Statorseite mit einem vorgegebenen Trennwinkel befestigt sind, und zur Ableitung eines elektrischen Signales aus mehreren Lageerfassungssignalen festgelegter Breite, die zyklisch ohne Unterbrechung und ohne gegenseitige Überlagerung erzeugt werden;

mehreren Erregerspulen (17a...), die um Stator-Magnetpole (16a...) gewickelt sind; Halbleiterschaltelementen (z.B. 20a, 20b), die mit den beiden Enden der Erregerspulen (17a...) in Reihe geschaltet sind;

Dioden (z.B. 21a, 21b), die in Sperrichtung zu jeder Reihenschaltung eines Halbleiterschaltelementes (z.B. 20a, 20b), und einer zugeordneten Erregerspule (z.B. 17a) parallel geschaltet sind;

einem Erregungs-Regelkreis für die zyklische Erregung der Halbleiterschaltelemente (z.B. 20a, 20b), die mit den beiden Enden der Erregerspulen (z.B. 17a) in Reihe geschaltet sind, gemäß den Lageerfassungssignalen, um die Erregerspulen (z.B. 17a) mittels einer Gleichstromquelle anzuregen, um so den Motor in Vorwärtsrichtung zu drehen, oder für die Erregung der Halbleiterschaltelemente (z.B. 20a, 20b), die mit den Erregerspulen (z.B. 17a) in Reihe geschaltet sind, gemäß den Lageerfassungssignalen, die ein rückwärtsdrehendes Drehmoment verursachen, um die Erregerspulen (z.B. 17a) mittels der Gleichstromquelle so anzuregen, um den Motor in Rückwärtsrichtung zu drehen;

einer Detektorschaltung (z.B. 40a) zum Ableiten von Erfassungssignalen proportional zu den in den Erregerspulen (z.B. 17a) fließenden Erregerströmen;

ersten und zweiten Chopper-Schaltungen (46a, 46b), um die Erregerströme auf vorgegebenen Werten gemäß den Erfassungs-Ausgangssignalen der Detektorschaltung (z.B. 40a) zu halten;

einer mit der Gleichstromquelle verbundenen Diode (z.B. 43a) zur Rückstromverhinderung;

einem parallel zu dieser Diode zur Rückstromverhinderung geschaltetem Halbleiterschaltelement (z.B. 44a) zum Kurzschließen, wobei die Stromdurchlaßrichtung in der Gegenrichtung eingestellt ist;

einem ersten elektrischen Schaltkreis, um das Kurzschluß-Halbleiterschaltelement (z.B. 44a) für eine Zeitdauer, die einer kurzen Zeitdauer eines elektrischen Signales, das am Ende des Lageerfassungssignales erhalten wird, entspricht, in einem OFF- Zustand zu halten und das Kurzschluß-Halbleiterschaltelement abhängig von dem elektrischen Signal in der anderen Zeitdauer in einem ON-Zustand zu haken;

einem zweiten elektrischen Schaltkreis, der verhindert, daß die in einer der Erregerspulen (z.B. 17a) gespeicherte magnetische Energie bei einer Unterbrechung der Erregung der entsprechenden Erregerspule am Ende eines entsprechenden Lageerfassungssignales über die Rückstromverhinderungs-Diode (z.B. 43a), die mit dem Kurzschluß-Halbleiterschaltelement (z.B. 44a) parallel geschaltet ist, zur Gleichsstromquelle zurückfließt, wodurch die gespeicherte magnetische Energie in die durch ein nächstes Lageerfassungssinal anzuregende Erregerspule (z.B. 17b) fließt um selbige schnell zu löschen und ein Gegendrehmoment und ein reduziertes Drehmoment zu verhindern, die durch die Erregung aufgrund des Löschens der magnetischen Energie bzw. durch die Erregung, die vom Anfangsbereich des Lageerfassungssignales, bis der Erregerstrom auf einen vorgegebenen Wert ansteigt, verursacht wird, erzeugt werden;

einem dritten elektrischen Schaltkreis, der bei Änderung des Drehbetriebes während des Vorwärtsdreh-Betriebes in einen Rückwärtsdreh-Zustand arbeitet, um mittels der Chopper-Schaltung den Anstieg des zerhackten Stromes während der Erregung zu beschleunigen, indem die elektromotorische Kraft aufgrund der Verringerung des magnetischen Flusses durch die Erregerspule (z.B. 17a) und die Spannung der Gleichstromquelle addiert werden, und um das Abfallen des zerhackten Stromes zu verlangsamen, um das elektromagnetische Bremsen durch die Stromversorgung des Plus-Anschlusses der Gleichstromquelle über das Kurzschluß- Halbleiterschaltelement (z.B. 44a) über eine Spannung, die durch Addition der elektromagnetischen Kraft aufgrund der Verringerung des magnetischen Flusses über die Erregerspule (z.B. 17a) im abfallenden Bereich des Stromes und der elektromagnetischen Kraft aufgrund des Entladens der in der Erregerspule (z.B. 17a) gespeicherten magnetischen Energie, zu bewirken, um so elektrische Energie rückzugewinnen; und

Mitteln zur Einstellung und zur Positionsfestlegung der Lageerfassungselemente (10a bis 10e), so daß eine Erregung der Erregerspule (z.B. 17a) bewirkt werden kann, die das Ausgangsdrehmoment der Erregerspule (z.B. 17a) maximal macht.

2. Reluktanzmotor nach Anspruch 1, der ein Zwei-Phasen-Motor ist, wobei.

die Lageerfassungselemente (10d, 10e) das elektrische Signal aus ersten, zweiten, dritten und vierten Lageerfassungssignalen mit einer Breite von 90 elektrischen Grad ableiten;

es zwei erste und zwei zweite Erregerspulen (z.B. 17a) derart gibt, daß das erste Erregerspulen-Paar und das zweite Erregerspulen-Paar Erste- und Zweite-Phase- Erregerspulen bilden; und

der Erregungs-Regelkreis die Halbleiterschaltelemente (z.B. 20a, 20b), die mit den beiden Enden von erster, zweiter, von erster und zweiter Erregerspule (z.B. 17a) in Reihe geschaltet sind, genannter erster, zweiter, dritter und vierter Lageerfassungssignale zyklisch erregt, um die Erregerspulen (z.B. 17a) mittels der Gleichstromquelle zu erregen, daß der Motor in Vorwärtsrichtung dreht, die Halbleiterschaltelemente (z.B. 20a, 20b), die mit erster, zweiter, von erster und zweiter Erregerspule (z.B. 17a) in Reihe geschaltet sind, gemäß den Zwei-Phasen- Lageerfassungssignalen, die ein ruckwärtsdrehendes Drehmoment verursachen, erregt, um die Erregerspulen (z.B. 17a) mittels der Gleichstromquelle zu erregen, so daß der Motor in Rückwärtsrichtung dreht.

3. Reluktanz-Elektromotor nach Anspruch 1, der ein Drei-Phasen-Motor mit der Möglichkeit des Rückgewinnungsbremsens ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Lageerfassungseinrichtung drei Lageerfassungselemente (10a bis 10c) aufweist, die voneinander um 120 elektrische Grad getrennt angeordnet sind, zur Lageerfassung der vorspringenden Pole (1a...) des Rotors (b1), um ein Lageerfassungssignal des A-Phase-Erregungsmodus aus ersten, zweiten und dritten Lageerfassungssignalen abzuleiten , die jeweils eine Breite von 120 elektrischen Grad aufweisen und zyklisch aufeinanderfolgend und ohne gegenseitige Überlagerung erzeugt werden, und vierte, fünfte und sechste Lageerfassungssignale eines B-Phase-Erregungsmodus gleichen Aufbaus abzuleiten, die eine Phasendifferenz von 180 elektrischen Grad bezüglich des Lageerfassungssignals der A-Phase aufweisen und zyklisch erzeugt werden;

die Halbleiterschaltelemente (z.B. 20a, 20b) mit beiden Enden der A- und B-Phase- Erregerspulen (z.B. 17a) in Reihe geschaltet sind, wobei eine Erste-Phase- Erregerspule durch ein erstes Erregerspulen-Paar aufgebaut ist, eine Zweite-Phase- Erregerspule durch ein zweites Erregerspulen-Paar aufgebaut ist, eine Dritte-Phase- Erregerspule durch ein drittes Erregerspulen-Paar aufgebaut ist und erste, zweite und dritte Erregerspulen zusammen die A-Phase-Erregerspule und erste, zweite und dritte Erregerspulen zusammen die B-Phase-Erregerspule bilden;

der Erregungs-Regelkreis einen ersten Erregungs-Regelkreis zur Erregungsregelung der A-Phase-Erregerspule und einen zweiten Erregungs-Regelkreis zur Erregungsregelung der B-Phase-Erregerspule aulweist, zur zyklischen Erregung der Halbleiterschaltelemente (z.B. 20a, 20b), die mit beiden Enden der A-Phase- Erregerspule (z.B. 17a) in Reihe geschaltet sind, abhängig von dem A-Phase- Lageerfassungsignal, um eine entsprechende der Erregerspulen aus einer Gleichstromquelle mit Strom zu versorgen, und zur zyklischen Erregung der Halbleiterschaltelemente (z.B. 20a, 20b), die mit beiden Enden der B-Phase- Erregerspule in Reihe geschaltet sind, abhängig von dem B-Phase- Lageerfassungsignal, um eine entsprechende der Erregerspulen aus der Gleichstromquelle mit Strom zu versorgen, um so den Motor in Vorwärtsrichtung zu drehen, oder zur zyklischen Erregung der Halbleiterschaltelemente (z.B. 20a, 20b), die mit beiden Enden der B-Phase-Erregerspule in Reihe geschaltet sind, abängig von dem A-Phase-Lageerfassungssignal, um eine entsprechende der Erregerspulen aus der Gleichstromquelle mit Strom zu versorgen und zur zyklischen Erregung der Halbleiterschaltelemente (z.B. 20a, 20b), die mit beiden Enden der B- Phase-Erregerspule in Reihe geschaltet sind, abhangig von dem A-Phase- Lageerfassungssignal, um eine entsprechende der Erregerspulen aus der Gleichstromquelle mit Strom zu versorgen, um so den Motor in Rückwärtsrichtung zu drehen;

die Detektorschaltung erste und zweite Detektorschaltungen (40a, 40b) aufweist zum Ableiten von ersten und zweiten Erfassungssignalen proportional zu den in den A-Phase- und B-Phase-Erregerspulen fließenden Erregerströmen;

erste und zweite Chopper-Schaltungen (46a, 46b) zum Halten der Erregerströme in den A-Phase- und B-Phase-Erregerspulen auf vorgegebenen Werten dienen;

zweite und dritte Rückstromverhinderungs-Diode (43a, 43b) mit der Gleichstromquelle verbunden sind, um ersten und zweiten Erreger-Regelkreis mit Strom zu versorgen;

zweites und drittes Kurzschluß-Halbleiterschaltelement (44a, 44b) zu zweiter bzw. dritter Diode (43a, 43b) parallel geschaltet sind, wobei deren Stromdurchlaßrichtungen in Gegenrichtung dazu sind;

der erste elektrische Schaltkreis vorgesehen ist, um zweites und drittes Kurzschluß- Halbleiterschaltelement flir eine kurze Zeitdauer durch elektrische Signale von kurzer Zeitdauer, die am Ende der A-Phase- und B-Phase-Lageerfassungssignale erhalten werden, in einem OFF-Zustand zu halten und sie für die übrige Zeitdauer in einem ON-Zustand zu halten; und

der zweite elektrische Schaltkreis vorgesehen ist zur Verhinderung, daß die in einer der Erregerspulen gespeicherte magnetische Energie bei der Unterbrechung der Erregung der entsprechenden Erregerspule am Ende eines entsprechenden A-Phaseund B-Phase-Lageerfassungssignales über zweite oder dritte Rückstromverhinderungs-Diode, die zum zweiten oder dritten Kurzschluß- Halbleiterschaltelement parallel geschaltet sind, zur Gleichstromquelle zurückfließt, wodurch die gespeicherte magnetische Energie in eine nächste durch ein nächstes Lageerfassungssignal zu erregende Erregerspule fließt, um selbige schnell zu löschen, und um Gegendrehmoment und reduziertes Drehmoment zu verhindern, welche durch die Erregung aufgrund des Löschens der magnetischen Energie bzw. durch die Erregung aufgrund des Anfangsabschnittes des Lageerfassungssignales bis der Erregerstrom auf einen vorgegebenen Wert ansteigt erzeugt werden.

4. Reluktanz-Elektromotor nach Anspruch 1, der ein Drei-Phasen-Halbwellenmotor mit der Möglichkeit des Rückgewinnungsbremsens ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Lageerfassungseinrichtung drei Lageerfassungselemente (10a bis 10c) aufweist für die Ableitung eines Lageerfassungssignales aus ersten, zweiten und dritten Lageerfassungssignalen, die alle eine Breite von 120 elektrischen Grad haben und zyklisch aufeinanderfolgend ohne gegenseitige Überlagerung erzeugt werden, um so die Position eines Rotors zu erfassen;

erste, zweite und dritte Erregerspule (17a ....) um Erste-, Zweite- und Dritte-Phase- Magnetpole (16a...) gewickelt sind;

die Halbleiterschaltelemente (z.B. 20a, 20b) mit beiden Enden der Erste-, Zweiteund Dritte-Phase-Erregerspulen in Reihe geschaltet sind; und

der Erregungs-Regelkreis vorgesehen ist zur zyklischen Erregung der ersten Halbleiterschaltelemente, die mit beiden Enden der ersten, zweiten und dritten Erregerspulen in Reihe geschaltet sind, gemäß den ersten, zweiten und dritten Lageerfassungssignalen, um mittels der Gleichstromquelle eine entsprechende der genannten Erregerspulen (z.B. 17a) zu erregen, um so den Motor in Vorwärtsrichtung zu drehen, oder zur zyklischen Erregung der ersten Halbleiterschaltelemente, die mit ersten, zweiten, von ersten und zweiten Erregerspulen in Reihe geschaltet sind, gemäß den Drei-Phasen Lageerfassungssignalen, die ein rückwärtsdrehendes Drehmomentes verursachen, um mittels der Gleichstromquelle die Erregerspulen zu erregen, um so den Motor in Rückwärtsrichtung zu drehen.