DE69300663T2

DE69300663T2 - Kommutationsvorrichtung zur Steuerung von zwei elektrischen Motoren mit verschiedenen Geschwindigkeiten.

Info

Publication number: DE69300663T2
Application number: DE69300663T
Authority: DE
Inventors: Herve Couetoux
Original assignee: Valeo Thermique Moteur SA
Current assignee: Valeo Thermique Moteur SA
Priority date: 1992-07-09
Filing date: 1993-07-06
Publication date: 1996-03-21
Anticipated expiration: 2013-07-07
Also published as: FR2693605A1; EP0578567B1; FR2693605B1; EP0578567A1; JPH06178592A; US5371445A; ES2080596T3; DE69300663D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Konstruktion, die zwei elektrische Gleichstrommotoren und Kommutationsmittel umfaßt, um die Wicklungen der beiden Motoren wahlweise an eine Gleichspannungsquelle anzuschließen, so daß sich für jeden von ihnen unterschiedliche Betriebszustände ergeben, unter anderem mindestens ein Drehzahlbereich mit einer Geschwindigkeit, die kleiner als seine Nenndrehzahl unter der Spannung der besagten Spannungsquelle ist.
Elektromotoren werden insbesondere zum Antrieb von Lüftern eingesetzt, die zur Kühlung der Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen dienen. Es ist oft wünschenswert, je nach Belastung des Verbrennungsmotors und je nach den klimatischen Bedingungen unterschiedliche Betriebszustände dieser Elektromotoren herbeizuführen, die wiederum verschiedenen Wirkungsgraden der Kühlung entsprechen, und zwar eine Abschaltdrehzahl des Motors, einen Betriebszustand mit Nenndrehzahl und mindestens einen Zwischendrehzahlbereich.
Die EP-A-445 015 beschreibt eine Kommutationsvorrichtung, mit der sich solche unterschiedlichen Betriebszustände bei einem Lüftermotor mit vier Bürsten herbeiführen lassen, indem dieser direkt mit der Spannung der Spannungsquelle gespeist wird, das heißt ohne Einsatz eines Widerstands zur Senkung dieser Spannung.
Einige Kühlanlagen verwenden im übrigen zwei Lüftersätze, die dann beide nach unterschiedlichen Betriebszuständen gesteuert werden müssen.
Die US-A-4 988 930 beschreibt eine Konstruktion, die zwei Elektromotoren und Kommutationsmittel enthält, welche eine derartige Steuerung der beiden Motoren ermöglichen. In diesem Dokument umfaßt ein erster Motor zwei unabhängige Wicklungen, wobei eine dieser Wicklungen anhand der Kommutationsmittel alleine mit der Spannung einer Spannungsquelle gespeist werden kann, um den Motor mit hoher Geschwindigkeit laufen zu lassen, und wobei die beiden Wicklungen in Reihenschaltung mit ebendieser Spannung gespeist werden können, um den Motor mit niedriger Geschwindigkeit laufen zu lassen. Der zweite Motor enthält eine einzige Wicklung, die ständig parallel mit der ersten Wicklung des ersten Motors angeschlossen ist, so daß er mit der Spannung der Spannungsquelle oder mit einer verringerten Spannung gespeist wird und gleichzeitig wie der erste Motor mit hoher Geschwindigkeit oder mit niedriger Geschwindigkeit läuft.
Im zweiten Betriebszustand dieser bekannten Konstruktion ist nur eine der beiden Reihenwicklungen des ersten Motors parallel mit der Wicklung des zweiten Motors geschaltet, was ein Ungleichgewicht bei der Stromversorgung des ersten Motors zur Folge hat.
Ein Zweck der Erfindung besteht darin, diesen Nachteil zu beseitigen.
Ein weiterer Zweck besteht darin, bei einer Konstruktion mit zwei Motoren die Verwendung eines Motors mit vier Bürsten des Typs zu ermöglichen, wie er in der EP-A-445 015 zum Einsatz kommt.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Konstruktion der eingangs beschriebenen Art, bestehend aus einem ersten Motor mit vier Bürsten, dessen Nenndrehzahl dadurch herbeigeführt wird, daß eine erste und dritte Bürste mit einem ersten Pol der Spannungsquelle und eine zweite und vierte Bürste mit dem zweiten Pol der Spannungsquelle verbunden werden, wobei die erste Bürste ständig mit dem ersten Pol verbunden ist, während die zweite, dritte und vierte Bürste durch die Kommutationsmittel mit den entsprechenden Polen der Spannungsquelle verbunden werden können, und aus einem zweiten Motor mit zwei Bürsten, von denen eine ständig mit dem ersten Pol und die andere entweder mit der dritten oder mit der vierten Bürste des ersten Motors verbunden ist.
Weitere, zusätzliche Merkmale der Erfindung werden nachstehend dargelegt:
- Die andere Bürste des zweiten Motors ist mit der vierten Bürste des ersten Motors verbunden.
- Die Kommutationsmittel umfassen einen ersten, zweiten und dritten Schalter, welche die zweite, dritte bzw. vierte Bürste des ersten Motors mit den entsprechenden Polen der Spannungsquelle verbinden.
- Die Kommutationsmittel umfassen außerdem Steuerungsmittel, mit denen das gleichzeitige Öffnen der drei Schalter gesteuert werden kann, um die Abschaltung der beiden Motoren herbeizuführen, und das Schließen wenigstens des ersten Schalters, uni das Drehen wenigstens eines der Motoren herbeizuführen.
- Die Steuerungsmittel sind in der Lage, das Schließen wenigstens des zweiten oder des dritten Schalters gleichzeitig mit dem Schließen des ersten Schalters zu steuern.
- Die Steuerungsmittel sind in der Lage, das gleichzeitige Schließen der drei Schalter zu steuern.
- Die Steuerungsmittel sind in der Lage, das Schließen wenigstens des dritten Schalters unabhängig von dem des ersten Schalters zu steuern.
- Die Kommutationsmittel umfassen einen ersten und zweiten Schalter, welche die zweite bzw. vierte Bürste des ersten Motors mit den entsprechenden Polen der Spannungsquelle verbinden.
- Die Kommutationsmittel umfassen außerdem Steuerungsmittel, die in der Lage sind, ein gleichzeitiges Öffnen der zwei Schalter zu steuern, um die Abschaltung der zwei Motoren herbeizuführen, und das Schließen wenigstens des ersten Schalters, uni das Drehen wenigstens eines der Motoren herbeizuführen.
Die erfindungsgemäße Konstruktion, die insbesondere für die Kühlung des Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs bestimmt ist, kann desweiteren zwei Lüfterräder enthalten, die jeweils durch einen der beiden Motoren angetrieben werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen, bei denen die Figuren 1 bis 3 elektrische Schaltbilder zu drei erfindungsgemäßen Konstruktionen darstellen, welche die zwei Motoren und die drei Schalter (Figuren 1 und 3) sowie die zwei Motoren und die zwei Schalter (Figur 3) zeigen.
Die beiden Konstruktionen, die in den Figuren 1 und 2 dargestellt werden, enthalten zwei identische Gleichstrommotoren, und zwar einen ersten Motor M1 mit vier Bürsten B11, B12, B13, B14 und einen zweiten Motor M2 mit zwei Bürsten B21 und B22, sowie drei Schalter K1, K2, K3. Die Nenndrehzahl des Motors M1 ergibt sich bei Verbindung der Bürsten B11 und B13 mit dem Minuspol einer Gleichspannungsquelle und der Bürsten B12 und B14 mit dem Pluspol dieser Spannungsquelle, während niedrigere Drehzahlen durch die Aufhebubung einer der Verbindungen mit wenigstens einem der Pole herbeigeführt werden können.
Die Bürste B11 ist ständig mit der Masse eines Fahrzeugs verbunden, die ihrerseits an den Minuspol der Fahrzeugbatterie angeschlossen ist, während die Bürsten B12, B13 und B14 mit der Plusklemme der Batterie, mit der Masse bzw. mit der Minusklemme verbunden werden können, was durch die Schalter K1, K2 bzw. K3 erfolgt.
Die Bürste B21 des Motors M2 ist ebenfalls ständig mit der Masse verbunden, und die Bürste B22 mit der Bürste 814 in Figur 1 sowie mit der Bürste B13 in Figur 2.
In Figur 1 sind die Schalter K1, K2 und K3 geöffnet dargestellt. Unter diesen Bedingungen sind die beiden Motoren vom Pluspol der Batterie getrennt und somit abgeschaltet.
Werden die drei Schalter geschlossen, so werden die vier Bürsten des Motors M1 und die zwei Bürsten des Motors M2 mit den entsprechenden Polen der Batterie verbunden, so daß die beiden Motoren mit ihrer Nenndrehzahl laufen. Wenn diese Motoren Lüfter für die Kühlung eines Verbrennungsmotors antreiben, weisen die Lüfter dann ihre maximale Kühlleistung auf.
Schließt man nur den Schalter K1, so werden nur die Bürsten B11 und B12 des Motors M1 mit dem Minus- bzw. Pluspol der Batterie verbunden. Der Motor läuft dann mit verringerter Drehzahl. Darüber hinaus wird die Bürste B14 durch Induktion auf ein positives Potential gebracht, das niedriger als das des Pluspols ist und das an die Bürste B22 des Motors M2 übertragen wird. Diese läuft daher ebenfalls mit verringerter Drehzahl.
Wenn nur der Schalter K3 geschlossen wird, fällt die Stromversorgung des Motors M1 in etwa so aus wie im vorangehenden Fall, so daß dieser Motor mit verringerter Drehzahl läuft. Der Motor M2 wird dagegen direkt mit der Spannung der Spannungsquelle gespeist und läuft mit seiner Nenndrehzahl.
Wenn neben dem Schalter K3 außerdem nur einer der Schalter K1 und K2 geschlossen wird, hat der Motor M1 drei Bürsten, die mit der Spannungsquelle verbunden sind, und er läuft mit einer Drehzahl, die zwischen der verringerten Drehzahl des vorangehenden Falls und der Nenndrehzahl liegt, während der Motor M2 weiterhin mit seiner Nenndrehzahl läuft.
Schließlich besteht noch die Möglichkeit, nur die Schalter K1 und K2 zu schließen, um die beiden Motoren mit verringerten Drehzahlen laufen zu lassen, die sich von den Drehzahlen der vorangehenden Fälle unterscheiden.
In Abhängigkeit von den gewünschten Kühlleistungen können (nicht dargestellte) Steuerungsmittel vorgesehen werden, um die Zustände der vorstehend beschriebenen Schalter insgesamt oder teilweise zu steuern.
In Figur 2 werden die Schalter K1, K2 und K3 ebenfalls geöffnet dargestellt. Keiner der Motoren wird mit Strom versorgt, und sie sind beide abgeschaltet. Da die Anschlüsse des Motors Ml die gleichen sind wie in Figur 1, sind seine Betriebszustände je nach Status der Schalter identisch. Der Motor M2 wird hingegen nie mit der Spannung der Spannungsquelle gespeist. Wenn der Schalter K2 geschlossen ist, werden die Bürsten B21 und B22 beide mit der Masse verbunden, und der Motor wird abgeschaltet. Wenn der Schalter K2 geöffnet wird und wenigstens einer der Schalter K1 und K3 geschlossen ist, wird die Bürste B13 durch Induktion auf ein positives Potential gebracht, das niedriger als das der Spannungsquelle ist, und der Motor M2 läuft mit verringerter Drehzahl.
In der Ausführungsform von Figur 3, auf die nun Bezug genommen wird, entspricht die Konstruktion der Ausführung von Figur 1, abgesehen von der Weglassung des Schalters K2. Die Bürste B13 ist daher ständig mit dem Minuspol der Spannungsquelle verbunden. In der dargestellten Position, in der die Schalter K1 und K3 geöffnet sind, wird keiner der Motoren mit Strom versorgt, so daß sie beide abgeschaltet sind. Wenn der Schalter K1 geschlossen und der Schalter K3 geöffnet ist, laufen beide Motoren mit verringerter Drehzahl. Sind die beiden Schalter K1 und K3 geöffnet, laufen die beiden Motoren mit ihrer Nenndrehzahl, das heißt mit hoher Geschwindigkeit. Wenn der Schalter K1 geöffnet und der Schalter K3 geschlossen ist, läuft der Motor M1 mit verringerter Drehzahl (ungleich der Drehzahl, die sich in dem Fall ergibt, in dem der Schalter K1 geschlossen und der Schalter K3 geöffnet ist), während der Motor M2 mit seiner Nenndrehzahl, das heißt mit hoher Geschwindigkeit, läuft.
Es kann vor allem in Betracht gezogen werden, daß die Ausführung der Schalter durch elektromechanische Mittel wie Relais oder durch elektronische Mittel wie Leistungstransistoren erfolgt, die beispielsweise in ein Modul eingesetzt werden können, das gemeinhin als "Festkörper-Relais" bezeichnet wird.

Claims

1. Konstruktion, bestehend aus zwei elektrischen Gleichstrommotoren (M1, M2) und Kommutationsmitteln (K1, K2, K3), um die Wicklungen der beiden Motoren wahlweise an eine Gleichspannungsquelle anzuschließen, so daß sich für jeden von ihnen unterschiedliche Betriebszustände ergeben, unter anderem mindestens ein Drehzahlbereich mit einer Geschwindigkeit, die kleiner als seine Nenndrehzahl unter der Spannung der besagten Spannungsquelle ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen ersten Motor (M1) mit vier Bürsten enthält, dessen Nenndrehzahl dadurch herbeigeführt wird, daß eine erste und dritte Bürste (B11, B13) mit einem ersten Pol der Spannungsquelle und eine zweite und vierte Bürste (B12, B14) mit dem zweiten Pol (+) der Spannungsquelle verbunden werden, wobei die erste Bürste (B11) ständig mit dem ersten Pol verbunden ist, während die zweite, dritte und vierte Bürste durch die Kommutationsmittel mit den entsprechenden Polen der Spannungsquelle verbunden werden können, und aus einem zweiten Motor (M2) mit zwei Bürsten, von denen eine (B21) ständig mit dem ersten Pol und die andere (B22) entweder mit der dritten oder mit der vierten Bürste des ersten Motors verbunden ist.

2. Konstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Bürste (B22) des zweiten Motors (M2) mit der vierten Bürste (B14) des ersten Motors (M1) verbunden ist.

3. Konstruktion nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommutationsmittel einen ersten, zweiten und dritten Schalter (K1, K2, K3) umfassen, welche die zweite, dritte bzw. vierte Bürste (B12, B13, B14) des ersten Motors mit den entsprechenden Polen der Spannungsquelle verbinden.

4. Konstruktion nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommutationsmittel außerdem Steuerungsmittel umfassen, mit denen das gleichzeitige Öffnen der drei Schalter gesteuert werden kann, um die Abschaltung der beiden Motoren herbeizuführen, und das Schließen wenigstens des ersten Schalters (K1), um das Drehen wenigstens eines der Motoren herbeizuführen.

5. Konstruktion nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungsmittel in der Lage sind, das Schließen wenigstens des zweiten oder des dritten Schalters gleichzeitig mit dem Schließen des ersten Schalters zu steuern.

6. Konstruktion nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungsmittel in der Lage sind, das gleichzeitige Schließen der drei Schalter zu steuern.

7. Konstruktion nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungsmittel in der Lage sind, das Schließen wenigstens des dritten Schalters (K3) unabhängig von dem des ersten Schalters (K1) zu steuern.

8. Konstruktion nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommutationsmittel einen ersten und zweiten Schalter (K1, K3) umfassen, welche die zweite bzw. vierte Bürste (B12, B14) des ersten Motors mit den entsprechenden Polen der Spannungsquelle verbinden.

9. Konstruktion nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommutationsmittel außerdem Steuerungsmittel umfassen, die in der Lage sind, das gleichzeitige Öffnen der zwei Schalter (K1, K3) zu steuern, um die Abschaltung der zwei Motoren herbeizuführen, und das Schließen wenigstens des ersten Schalters (K1), um das Drehen wenigstens eines der Motoren herbeizuführen.

10. Konstruktion nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere für die Kühlung des Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs, die zwei Lüfterräder enthält, welche jeweils durch einen der beiden Motoren angetrieben werden.