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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Steuern
der Drehung eines Elektromotors, umfassend einen Stator, einschließlich einer
Wicklung, die um einen Stapel von Ankerschichten angeordnet ist
und einen dazugehörigen Permanentmagnet-Rotor
aufweist, und zwar von der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten
An.
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Eine
derartige Steuervorrichtung zur Verwendung in Verbindung mit niedertourigen
bürstenlosen
Motoren, wie z. B. Motoren, die zum Steuern von Waschmaschinen verwendet
werden, ist aus der WO-86 05336-A bekannt.
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Gemäß diesem
Dokument ist die Statorwicklung des Motors in zwei oder mehrere
Abschnitte unterteilt, die unabhängig
an einer Wechselstromspannungsquelle angekoppelt sind, und zwar
durch entsprechende bidirektional gesteuerte Halbleitergeräte (TRIACs),
welche auf Basis von Steuersignalen, die von zum Detektieren der
Winkelposition des Rotors verwendeten Hall-Sensoren geliefert werden,
von einem gemeinsamen Pilotkreis angetrieben werden. Diese frühere Steuervorrichtung
ermöglicht
das Antreiben des Motors mit einer Geschwindigkeit, die von der
Frequenz der Versorgungsspannung unabhängig ist.
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Steuerkreise
zum Starten eines synchronen Elektromotors, der einen Permanentmagnet-Rotor aufweist,
sind in der EP-A-0 574 823 geoffenbart. Diese Kreisläufe umfassen
im Allgemeinen ein oder mehrere bidirektional leitende Halbleitergeräte (TRIACs),
welche in Abhängigkeit
von drei Parametern, d. h. dem durch die Motorwicklung fließenden Strom, der
Winkelposition des Rotors und der Polarität der Versorgungsspannung,
gesteuert werden.
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Die
DE-A-44 10 005 offenbart Kreislaufanordnungen, bei denen Hall-Sensoren
die Winkelposition des Permanentmagnet-Rotors eines Gleichstrommotors
detektieren.
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Die
US-A-4 678 974 offenbart andere Steuerkreise zum Antreiben von Gleichstrom- oder Wechselstrommotoren
mit Permanentmagnet-Rotor.
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Die
Positionserkennung des Rotors einer Maschine wird mit einer Phototransistor-Ausführungsform
bewerkstelligt, welche aus einer einzigen Phototransistor-Anordnung
besteht, die geeignet ist, um die Bewegung eines nicht transparenten
Drehsegments von definierter Winkelgröße zu detektieren.
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Ein
Problem der Einphasen-Synchronmotoren besteht darin, dass die anfängliche
Drehrichtung des Rotors im Allgemeinen nicht vorbestimmt ist, das heißt, der
Motor gehört
an sich nicht zum unidirektionalen Starttyp.
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Ein
weiterer problematischer Aspekt des Synchronmotors wird durch die
Tatsache verkörpert, dass
seine Rotationsgeschwindigkeit unter normalen Betriebsbedingungen
streng an die Frequenz der Versorgungsspannung gekoppelt ist.
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer
Vorrichtung zum Steuern der Drehung eines synchronen Elektromotors
mit einem Permanentmagnet-Rotor,
welche eine einfache Struktur aufweist, ökonomisch hergestellt werden kann
und eine hohe Betriebsverlässlichkeit
aufweist.
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Diese
und andere Ziele werden erfindungsgemäß mittels einer Vorrichtung
erzielt, deren Hauptcharakteristika im angeschlossenen Anspruch 1
definiert sind.
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Weitere
charakteristische Eigenschaften und Vorteile der Erfindung gehen
hervor aus der nachfolgenden, rein anhand eines nicht einschränkend gedachten
Beispiels dargelegten, detaillierten Beschreibung, und zwar unter
Bezugnahme auf die angeschlossenen Zeichnungen, wobei:
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1 einen synchronen Elektromotor
mit einem Permanentmagnet-Rotor zeigt;
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2 ein blockschematisches
Diagramm einer Steuervorrichtung für einen synchronen Elektromotor
des in 1 dargestellten
Typs ist;
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3 ein detailliertes Schaltdiagamm
eines ersten Steuerkreises für
einen Synchronmotor ist;
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4a und 4b Taktdiagramme von Signalen und anderen
Größen in der
Vorrichtung der 3 in der
Startphase bzw. im normalen Betriebszustand sind;
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5 und 6 Schaltdiagramme von zwei abweichenden
Ausführungsformen
einer Steuervorrichtung für
einen Synchronmotor sind;
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7 ein Diagramm ist, das
eine abweichende Ausführungsform
eines Stromversorgungskreislaufs zeigt, welcher in einer Steuervorrichtung für einen
Synchronmotor inkludiert ist;
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8 ein Schaltdiagramm einer
weiteren abweichenden Ausführungsform
einer Steuervorrichtung für
einen Synchronmotor ist;
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8a ein Taktdiagramm von
während
des Betriebs der Vorrichtung der 8 vorhandenen
Signalen ist;
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9 eine perspektivische Teilansicht
ist, die eine An und Weise zeigt, wie Positionssensorgeräte, die
zum Rotor eines Synchronmotors gehören, gebildet werden;
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10 ein Diagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist; und
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10a die von den Positionssensoren
der 9 abgegebenen Signale
darstellt.
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In 1 ist ein synchroner Einphasen-Elektromotor
dargestellt, der im Allgemeinen mit der Bezugsziffer 1 bezeichnet
ist. Der Stator 2 dieses Motors 1 umfasst einen
Stapel 3 von im Wesentlichen U-förmigen Ankerschichten, zwischen
deren Enden ein Permanentmagnet-Rotor 4 drehbar befestigt
ist. Der Stator 2 muss allerdings nicht unbedingt eine U-förmige Gestalt aufweisen.
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Der
Stator 2 umfasst weiters eine im Allgemeinen mit 5 bezeichnete
Wicklung, welche in der dargestellten beispielhaften Ausführungsform
von zwei halben Wicklungen 5a und 5b gebildet
ist, die (in Serie oder parallel) miteinander verbunden und auf die
beiden parallelen Arme des Ankerschichtenstapels 3 gewunden
sind.
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Die
distalen Enden der beiden Arme des Ankerschichtenstapels 3 sind
solcherart geformt, um in Bezug auf den Rotor 4 einen asymmetrischen Luftspalt
zu definieren. Dieser Luftspalt umfasst insbesondere zwei Lücken 6a und 6b mit
einer im Uhrzeigersinn zunehmenden Breite, wie in 1 zu sehen.
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Bei
der dargestellten Ausführungsform
besitzt der Rotor 4 zwei entgegengesetzte Magnetpole, die
mit N und S bezeichnet sind.
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Aufgrund
der Wirkung der Form des Luftspalts 6a, 6b ist
der Rotor 4 in der Ruhelage solcherart angeordnet, dass
die Magnetisierungsachse MR in Bezug auf
die Achse Ms der Polstücke
des Stators geneigt ist, wobei sie in Bezug darauf einen Winkel θ bildet.
In der Ruhelage kann der Rotor 4 insbesondere in der in 1 dargestellten Position
oder in einer Position, die zu jener, die dargestellt ist, in einem
180°-Winkel
steht, angeordnet sein.
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In 2 wird in Blockdiagrammform
eine Vorrichtung zum Steuern der Drehung eines synchronen Elektromotors
gezeigt, welcher jenem Typ angehört,
der obenstehend unter Bezugnahme auf 1 beschrieben
wurde.
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Im
Allgemeinen umfasst diese Vorrichtung einen oder mehrere, dem Rotor 4 zugehörige Positionssensoren 10,
um einen Pilotkreis 11 mit elektrischen Steuersignalen
in zwei Zuständen,
welche sich abhängig
von der Winkelposition dieses Rotors verändern, zu versorgen.
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Der
Ausgang des Pilotkreises 11 ist an einem oder mehreren
elektronisch gesteuerten Übertragungsgeräten 12 angeschlossen,
welche dahingehend betriebsfähig
sind, um zu ermöglichen,
dass in der Statorwicklung 5 des Motors ein Strom selektiv
in beiden Richtungen fließt,
und welche zwischen zwei Anschlussklemmen 13 und 14 in
Serie geschaltet sind, die dazu bestimmt sind, an einer Wechselstromversorgungsquelle,
wie z. B. am Hauptnetzwerk, angeschlossen zu werden.
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Die
in 2 schematisch dargestellte
Vorrichtung ist solcherart, dass bewirkt wird, dass in der Statorwicklung 5 des
Motors ein Strom in einer Richtung fließt, welche nur von der Polarität der zwischen den
Anschlussklemmen 13 und 14 angelegten Spannung
und der momentanen Position des Rotors 4 abhängt.
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Eine
erste Ausführungsform
dieser Vorrichtung gemäß 2 ist in 3 dargestellt.
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Bei
dieser Ausführungsform
hängt der
Rotor 4 des Motors mit einem Halleffekt-Sensor 10 zusammen. Die Leitung
des Stroms in der Statorwicklung 5 wird mittels eines Triac
T gesteuert, der mit dieser Wicklung zwischen den Stromanschlussklemmen 13 und 14 in
Serie geschaltet ist.
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Der
Pilotkreis 11 der 3 umfasst
einen Transistor Q1, welcher in der dargestellten Ausführungsform
dem pnp-Typ angehört
und dessen Basis mit dem Ausgang des Mess fühlers 10 verbunden
ist. Der Kollektor von Q1 ist über
einen Widerstand 15 an der Anschlussklemme 13 angeschlossen.
Die Basis und der Emitter von Q1 sind mittels entsprechender Widerstände 17 und 18 am
Ausgang eines Gleichstromspannungs-Versorgungskreislaufs 16 angeschlossen.
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Der
Versorgungskreislauf 16 besitzt eine Eingangsklemme 19,
die dazu bestimmt ist, eine Wechselspannung aufzunehmen, vorzugsweise
eine Spannung, die in Hinblick auf jene, die zwischen den Anschlussklemmen 13 und 14 angelegt
ist, reduziert ist. Dieser Versorgungskreislauf umfasst beispielsweise
einen Widerstand 20, gefolgt von einer Gleichrichterdiode 21,
einer Stabilisator(Zener)-Diode 22 und einem Nivellierkondensator 23.
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Der
Pilotkreis 11 umfasst weiters zwei Dioden 24 und 25,
deren Anoden bzw. Kathoden über
einen PTC-Widerstand 26 am Gate des Triac T angeschlossen
sind. Die Kathode der Diode 24 ist am Emitter des Transistors
Q1 angeschlossen. Die Anode der Diode 25 ist über einen
Widerstand 27 am Ausgang des Messfühlers 10 angeschlossen.
Ein Widerstand 28 ist zwischen dem Gate des Triac T und der
Erde angeschlossen.
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Die
Vorrichtung der 3 funktioniert
in einer Art und Weise, die nunmehr auch unter Bezugnahme auf die
Kurven der 4a und 4b beschrieben wird, wobei
VM die zwischen den Anschlussklemmen 13 und 14 angelegte
Versorgungsspannung darstellt, H das am Ausgang aus dem Messfühler 10 abgegebene
Signal bezeichnet, I den in der Statorwicklung 5 des Motors
fließenden
Strom bezeichnet und CEMF die im Motor entwickelte elektromotorische
Gegenkraft bezeichnet.
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Die
Kurven der 4a zeigen
die Variationen von VM, H, I und CEMF in
der Startphase, das heißt,
im Startübergangsvorgang
der Rotordrehung, während
die Kurven der 4b die
Variation derselben Größen bei
normalen Betriebsbedingungen zeigen.
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Wenn
sich das Ausgangssignal aus dem Halleffekt-Sensor 10 auf
einem hohen Pegel („1") befindet, wird
der Transistor Q1 abgeschaltet und fließt ein Strom hinein zum Gate
des Triac T. Solange sich der Ausgang des Messfühlers 10 auf einem
hohen Pegel befindet, ermöglicht
das Triac T daher nur den positiven Halbwellen des Versorgungsstroms
ein Fließen
durch die Statorwicklung 5, wie dargestellt durch die Linien,
welche den in den 4a und 4b gezeigten Strom I repräsentieren.
Das Triac T operiert im ersten Quadranten der Strom-Spannungsebene.
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Wenn
der Ausgang des Messfühlers 10 nach einer
Drehung des Rotors 4 zum niedrigen Pegel („0") übergeht,
geht der Transistor Q1 zur Leitung über. Ein Strom fließt aus dem
Gate des Triac T, welches daher im dritten Quadranten operiert,
wodurch nur den negativen Halbwellen des Stroms ein Fließen in der
Statorwicklung 5 des Motors erlaubt wird.
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Wenn
der Übergang
vom hohen Pegel zum niedrigen Pegel des vom Messfühler abgegebenen 10 Signals
H in Übereinstimmung
mit einer positiven Halbwelle der Versorgungsspannung VM auftritt,
wie in 4a am Zeitpunkt
t1 gezeigt, so kehrt sich der Strom in der
Statorwicklung 5 nicht sofort um, sondern tut dies vielmehr
nach dem nachfolgenden Durchgang durch 0 der Spannung VM,
wie in diesen Figuren am Zeitpunkt t2 gezeigt.
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Immer
noch bezugnehmend auf 4a sind sowohl
die elektromotorische Gegenkraft CEMF als auch der Strom I bis zum
Zeitpunkt t0 positiv, so dass sich im Motor
ein positives Antriebsmoment entwickelt. Zwischen den Zeitpunkten
t0 und t2 ist der Strom
I im Motor immer noch positiv, die elektromotorische Gegenkraft
CEMF jedoch negativ, so dass sich in diesem kurzen Zeitraum ein
negatives Drehmoment entwickelt. Nach dem Zeitpunkt t2 sind
sowohl der Strom I als auch die elektromotorische Gegenkraft CEMF
negativ, und es entwickelt sich wieder ein positives Drehmoment. Ähnliche
Situationen können auftreten,
wenn das Signal H am Ausgang des Messfühlers 10 vom niedrigen
Pegel zum hohen Pegel übergeht.
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Die
Möglichkeit,
dass für
ein kurzes Zeitintervall ein negatives Drehmoment erzeugt wird,
stellt jedoch eine Unannehmlichkeit von praktisch vernachlässigbarer
Größe dar. Überdies
geht das Signal H nicht immer in Übereinstimmung mit einer positiven (oder
negativen) Halbwelle der Versorgungsspannung vom hohen zum niedrigen
Pegel (und umgekehrt) über.
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In 5 wird eine weitere Variante
einer Steuervorrichtung gezeigt, bei welcher anstelle eines Triac
zwei gesteuerte Gleichrichter SCR1 und SCR2 verwendet werden, die
zueinander antiparallel und mit der Statorwicklung 5 in
Serie angeordnet sind. Der Pilotkreis 11 umfasst eine Photodiode
PD, deren Anode am Ausgang des Messfühlers 10 angeschlossen
ist, welcher in diesem Fall beispielsweise auch durch einen Halleffekt-Sensor
gebildet ist, und deren Kathode am Gate des einen der beiden SCRs
angeschlossen und optisch an einem Phototransistor PT angekoppelt
ist, dessen Kollektor am Gate des anderen SCR angeschlossen ist.
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Bei
dieser Anordnung werden die beiden SCRs vom Ausgang des Messfühlers 10 in
einer Gegenphase gesteuert, und zwar einer mittels der Photodiode
PD und der andere mittels des Phototransistors PT, welcher als Wechselrichter
fungiert.
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In
der Variante der 6 umfassen
die bidirektional gesteuerten Stromleitereinrichtungen 12 eine
gesteuerte Gleichrichterdiode SCR1, zu welcher parallel ein Triac
T und eine Diode D in Serie angeordnet sind, und zwar solcherart,
um den Durchgang von Strom in einer Richtung zu erlauben, die zu
jener des Stroms in der gesteuerten Diode SCR1 entgegengesetzt ist.
Im Allgemeinen entsprechen Triac T und Diode D im Wesentlichen einer
gesteuerten Gleichrichterdiode (SCR), welche zur gesteuerten Diode
SCR1 antiparallel ist.
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Der
anhand des Beispiels in 6 gezeigte Pilotkreis 11 umfasst
einen Transistor Q2 vom npn-Typ, dessen Basis über einen Widerstand 34 am Ausgang
des (Halleffekt)-Sensors 10 angeschlossen ist, dessen Emitter mit
der Erde verbunden ist und dessen Kollektor am Gate des Triac T
und an der Kathode der Diode D angeschlossen ist, und zwar über einen Widerstand 35.
Der Ausgang aus dem Messfühler 10 ist über einen
Widerstand 36 am Gate von SCR1 angeschlossen. Die Anode
einer Diode 37 ist am Gate von SCR1 angeschlossen, und
ihre Kathode ist über
einen Wärmeschutzwiderstand 38 vom NTC-Typ
mit der Erde verbunden. Ein Widerstand 39 ist zwischen
der Kathode der Diode 37 und dem Kollektor des Transistors
Q2 angeschlossen. Ein Gleichstromversorgungskreislauf 16 sorgt
für die
Versorgung des Messfühlers 10 und
die Vorspannung der Basis des Transistors Q2 über einen Widerstand 40.
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Der
Betrieb der in 6 dargestellten
Vorrichtung ist jenem der in 5 dargestellten
Vorrichtung ähnlich:
die gesteuerte Diode SCR1 wird über den
Widerstand 36 direkt vom Ausgang des Messfühlers 10 gesteuert,
während
das Gate des Triac T vom aus dem Messfühler 10 kommenden
Signal, das vom Transistor Q2 umgekehrt wurde, gesteuert wird.
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Bei
den verschiedenen obenstehend beschriebenen Ausführungsformen sowie bei manchen der
im Folgenden Beschriebenen kann die Erzeugung der Gleichstrom-Versorgungsspannung,
die für den
dem Rotor zugehörigen
Messfühler 10 und
möglicherweise
für die
Vorspannung anderer Komponenten notwendig ist, bequem erzielt werden,
indem jene Anordnung, die nunmehr unter Bezugnahme auf 7 beschrieben wird, angewandt
wird.
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In
dieser Figur ist ein Gleichrichter/Stabilisator-Kreislauf im Allgemeinen
mit 16 bezeichnet, wobei dessen Eingang 19 an
einer dazwischenliegenden Anzapfung 5c der Statorwicklung 5 angeschlossen
ist. Diese Anordnung ermöglicht
insbesondere eine Eingrenzung des Widerstandswerts des Eingangswiderstands 20 des
Versorgungskreislaufs 16. Die dazwischenliegende Anzapfung 5c ist
solcherart positioniert, um zu ermöglichen, dass ein Bruchteil der über die
Anschlussklemmen 13 und 14 angelegten Versorgungsspannung
weggenommen wird.
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In 8 ist eine weitere Variante
einer Steuervorrichtung für
einen Synchronmotor dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist die Statorwicklung 5 in
zwei halbe Wicklungen 5a und 5b unterteilt, wobei an
der Stromanschlussklemme 14 eine zentrale Anzapfung 5c angeschlossen
ist. Mit den halben Wicklungen 5a und 5b sind
entsprechende Triacs T1 und T2 in Serie geschaltet. Diese Triacs
haben entsprechende obere Anschlussklemmen, die an der Stromanschlussklemme 13 angeschlossen
sind.
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Der
zum Rotor 4 des Motors gehörige Messfühler 10 kann zum Beispiel
auch ein Halleffekt-Sensor sein, dessen Ausgang über zwei Schaltkreiszweige 11a und 11b des
Pilotkreises 11 an den Gates von T1 und T2 angekoppelt
ist, wobei jeder dasselbe Schaltschema A umfasst, wovor nur im Zweig 11a eine
logische Wechselrichterstufe 41 positioniert wird. Das
Schaltschema A in jedem Zweig des Pilotkreises 11 kann
beispielsweise die Struktur des in 3 im
Allgemeinen mit 11 bezeichneten Kreislaufs aufweisen.
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Die
beiden halben Wicklungen 5a und 5b der Rotorwicklung
sind in entgegengesetzten Richtungen gewunden.
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Die
Vorrichtung der 8 funktioniert
in einer Weise, die nunmehr unter Bezugnahme auf jene Signale beschrieben
wird, deren Taktdiagramm in 8a gezeigt
wird.
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In 8a bezeichnet VM die
im Betrieb zwischen den Anschlussklemmen 13 und 14 angelegte wechselnde
Versorgungsspannung und bezeichnet H ein Ausgangssignal aus dem
zum Rotor 4 des Motors gehörigen Messfühler 10. I2 und I1
bezeichnen die in den Triacs T1 und T2 fließenden Ströme (siehe auch 8).
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Wenn
der Ausgang aus dem Messfühler 10 einen
hohen Pegel aufweist, bewirkt das Triac T2, dass ein durch die positive
Halbwelle des Versorgungsstroms gebildeter Strom I2 in der halben
Wicklung 5b fließt.
Gleichzeitig bewirkt das Triac T1, dass ein mit der negativen Halbwelle
des Versorgungsstroms übereinstimmender
Strom I1 durch die halbe Wicklung 5a fließt.
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Wenn
das Signal H am Ausgang aus dem Messfühler 10 einen niedrigen
Pegel aufweist, wird der in der halben Wicklung 5b fließende Strom
I2 umgekehrt durch die negative Halbwelle des Versorgungsstroms
gebildet, während
der in der halben Wicklung 5a fließende Strom I1 durch die positive Halbwelle
desselben Versorgungsstroms gebildet wird. Da die halben Wicklungen 5a und 5b in
entgegengesetzten Richtungen gewunden sind, sind die Magnetflüsse, die
von den in ihnen zirkulierenden Strömen erzeugt werden, hinsichtlich
der Übereinstimmung
und Summe im Wesentlichen so, als ob diese halben Wicklungen in
derselben Richtung gewunden wären
und in dieselbe Richtung fließende Ströme aufwiesen.
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Bei
der obenstehend veranschaulichten Anordnung werden sowohl die positiven
Halbwellen als auch die negativen Halbwellen des Versorgungsstroms
erfolgreich für
die Zwecke der Erzeugung eines Drehmoments ausgenutzt.
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Die
verschiedenen, bis jetzt beschriebenen, abweichenden Ausführungsformen
umfassen einen einzelnen, zum Rotor 5 des Synchronmotors
gehörigen
Positionssensor und sind von einem (geringfügigen) Nachteil betroffen,
der sich aus der Tatsache ergibt, dass die Erzeugung eines negativen
Drehmoments für
einen kurzen Zeitraum herbeigeführt
werden kann, wenn der Durchgang des Sensorausgangs von einem niedrigen
(hohen) Pegel in Übereinstimmung
mit einer positiven (negativen) Halbwelle der Versorgungsspannung
stattfindet.
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Dieser
Nachteil kann mittels der abweichenden Ausführungsformen beseitigt werden,
welche nunmehr anschließend
unter Bezugnahme auf 9 beschrieben
werden, wobei zum Detektieren der Position des Rotors 4 des
Motors im Allgemeinen zwei Messfühler
eingesetzt werden.
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Unter
Bezugnahme auf 9 ist
der Rotor 4 des Motors bei einer ersten Ausführungsform
mit einem Bauglied 42 verbunden, das drehbar an ihm befestigt
ist. Dieses Bauglied besitzt beispielsweise die Form einer Scheibe
und weist einen nicht transparenten peripheren gekrümmten Abschnitt 43 auf,
der sich über
eine vorbestimmte Winkelgröße erstreckt.
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Die
Bezugsziffern 44 und 45 bezeichnen zwei Photodioden-Phototransistor-Paare,
die in entsprechenden, entlang des kreisförmigen Pfads des nicht transparenten
Abschnitts 43 fixierten Positionen angeordnet sind. Dieser
Abschnitt kann während
seiner Drehbewegung zusammen mit dem Rotor 4 zwischen der
Photodiode und dem Phototransistor jedes dieser Paare hindurchgehen.
Wenn sich der Rotor 4 des Motors dreht, weisen die von
den Phototransistoren der Vorrichtungen 44 und 45 entsprechend
abgegebenen Signale ein Verhalten des in 10a dargestellten Typs auf. Sind die
Vorrichtungen 44 und 45 zueinander in einem 180°-Winkel angeordnet,
so sind die vom jeweiligen Phototransistor abgegebenen Signale P1
und P2 um 180° phasenverschoben. Jedes
dieser Signale liegt für
eine Zeitperiode, die der Winkelgröße des nicht transparenten
Abschnitts 43 entspricht, auf einem hohen Pegel.
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10 zeigt eine erste Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Motorsteuervorrichtung,
bei der das in 9 gezeigte
Rotorpositionsdetektionssystem verwendet wird. Bei der Vorrichtung
gemäß 10 umfassen die gesteuerten
bidirektionalen Stromleitereinrichtungen 12 zwei gesteuerte
Gleichrichterdioden SCR1 und SCR2, die in Serie mit der Statorwicklung 5 antiparallel
angeordnet sind. Die Gates von SCR1 und SCR2 werden von den Phototransistoren
der Photokuppler 44 bzw. 45 gesteuert.
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Der
zu den Photokupplern 44 und 45 der Vorrichtung
der 10 gehörige, nicht
transparente Abschnitt 43 besitzt eine Winkelgröße, die
abhängig
von der gewünschten
Laufgeschwindigkeit für
den Elektromotor gewählt
wird. Diese Winkelgröße liegt
insbesondere zwischen einem Minimalwert, welcher der Bedingung entspricht,
dass das erzeugte Drehmoment stets positiv sein sollte, und einem
Maximalwert, welcher der Bedingung entspricht, dass das durchschnittlich
erzeugte Drehmoment positiv sein sollte.
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Bei
der Vorrichtung der 10 sind
die Photodioden der Photokuppler 44 und 45 miteinander
antiparallel, in Serie mit einem Widerstand 48 und parallel
mit den gesteuerten Dioden SCR1 und SCR2 geschaltet. Der Widerstand 48 (welcher
jedoch nicht wesentlich ist) ermöglicht,
dass der Strom in den Photodioden im Falle eines mechanischen Klemmens
des Rotors 4 des Motors passend begrenzt wird.
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Die
Kollektoren der Phototransistoren der Photokuppler 44 und 45 können zweckmäßigerweise mittels
der Widerstände 46 und 47 an
den Gates der jeweiligen gesteuerten Dioden SCR1 und SCR2 angeschlossen
werden, so dass, wenn jeder einzelne dieser Phototransistoren leitend
wird, dessen Kollektor-Emitter-Spannung die Gate-Kathodenspannung der
dazugehörigen
gesteuerten Diode nicht überschreitet.
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Der
Kollektor des Phototransistors des Photokupplers 45 ist
durch einen Widerstand 149 am Emitter des Phototransistors
des Photokupplers 44 angeschlossen. Gleichermaßen verbindet
ein Widerstand 148 den Kollektor des Phototransistors des Photokupplers 44 mit
dem Emitter des Photokupplers 45.
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Zwei
Widerstände 150 und 151 sind
im Wesentlichen parallel zum Kollektor-Emitter-Pfad der beiden Photokuppler 44 und 45 geschaltet.
Die Widerstände 150 und 151,
deren Vorhandensein nicht unbedingt notwendig ist, sind geeignet
zur Sicherstellung der Extinktion des SCR in allen wahrscheinlich
wirkenden Temperaturbereichen.
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Die
erfindungsgemäße Steuervorrichtung kann
zum Starten eines Synchronmotors mit großer Trägheit verwendet werden, und
zwar mit dem Ziel, diesen auf Gleichlaufgeschwindigkeit zu bringen.
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Sie
ermöglicht
weiters über
eine passende Dimensionierung der Statorwicklung, dass ein Synchronmotor
mit einer anderen Geschwindigkeit als der Gleichlaufgeschwindigkeit
betrieben wird, und zwar übereinstimmend
mit der Frequenz der wechselnden Versorgungsspannung.
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Natürlich können die
Ausführungsformen und
Konstruktionsdetails in Bezug auf das, was rein anhand eines nicht
einschränkend
gedachten Beispiels beschrieben und veranschaulicht wurde, weitgehend
variiert werden, ohne dadurch vom in den angeschlossenen Ansprüchen definierten
Umfang der Erfindung abzuweichen, wobei das Prinzip der Erfindung
dasselbe bleibt.